總線沒有出現活動期間停止總線時鐘的方法和設備的製作方法

2023-07-09 01:38:06 2

專利名稱：總線沒有出現活動期間停止總線時鐘的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及本發明一般涉及計算機系統結構，特別是，討論到點對點總線沒有出現活動期間停止這種總線的總線時鐘的方法和設備。
2．相關技術描述傳統上，在計算機系統上產生圖形是通過由外部部件接口(PCI)總線連接的圖形設備完成的。請轉向附圖，特別是參照

圖1，該圖示出了通過PCI(105)總線在計算機顯示器上產生這種圖形的通用系統(100)。系統(100)包含一個中央處理部件(CPU)(110)，它用來在其上運行特殊的電腦程式，該程序向圖形控制器(120)指示在顯示設備(未示出)上顯示該圖形。CPI總線(105)還連到核心邏輯(130)上，核心邏輯則連到主存(140)上。核心邏輯(130)是一個由產生圖形的圖形控制器(120)控制對主存(140)訪問的晶片集。一般PCI總線(105)還將其他設備連到CPU(110)上諸如，例如，磁碟機(150)。
圖形控制器(120)用主存(140)執行各種與圖形有關的任務諸如，例如，三維圖形計算、訪問存儲在存儲器(140)中的結構圖以產生3D圖形，等等。PCI總線(105)一般的頻率為33MHz，這種頻率允許圖形控制器(120)和主存(140)間的最大傳輸速率為133M字節/秒以執行各種與圖形有關的任務。
一般PCI總線(105)用來在圖形控制器(120)和核心邏輯(130)間交互作用以處理二維和三維基本圖形是一種能勝任的裝置。然而，過去幾年期間，隨著這些圖形複雜性明顯的增加，即複雜的三維圖形的出現，將PCI總線(105)用於圖形應用已成了問題。由於圖形已變得更為複雜，圖形控制器(120)要求對主存(140)的訪問更多、速度更快以處理這些複雜的任務。PCI總線(105)的有限頻寬限制了圖形控制器(120)充分產生這些複雜的3D圖形的能力。而且，圖形控制器(120)還與其他「非圖形」相關的設備諸如磁碟機(150)共用PCI總線(105)，從而進一步降低了PCI總線(105)向圖形控制器(120)提供頻寬量。結果是，PCI總線(105)對充分處理最新的3D圖形技術的反應變得越來越慢。
為了減輕與有限頻寬有關的問題以使PCI總線(105)適用於圖形控制器(120)，開發了另一種技術，稱作「加速圖形埠」即「AGP」。
按照AGP結構，圖形控制器(120)通過AGP總線(115)直接連接到核心邏輯130，AGP總線115則以兩倍於PCI總線(105)的速度運行。由於它增加了速度，AGP總線(115)提供比PCI總線(105)的傳輸速率有顯著的提高的最小的傳輸速率。而且，AGP總線(115)是一條專用的「點對點」總線，它讓圖形控制器(120)直接訪問核心邏輯(130)。這比PCI總線(105)有明顯的優點，因為在PCI總線(105)中圖形控制器(120)須與其他的「非圖形」設備共用PCI總線(105)。
AGP總線(115)因為有了其提高了的傳輸速率和直接的「點對點」連接可充分處理今天的計算機應用的複雜三維圖形。速度明顯提高的結果是，AGP總線(115)超過了PCI總線(105)，因此AGP總線(115)的功率消耗比PCI總線(105)的明顯地多。AGP總線(115)的這一缺點對可攜式或移動式計算機用戶特別不利因為一般在產生圖形時它能以比傳統的PCI總線(105)更快速率消耗可攜式或膝上式計算機的電池。
本發明旨在克服或至少減輕上面提出的一個或多個問題的影響。
本發明的另一方面，一種裝置包括第一設備和第二設備。與第一設備及第二設備連接的總線在第一及第二設備間傳輸數據。該裝置進一步包括為該總線產生第一時鐘信號和為第一和第二設備產生第二時鐘信號的控制器。該控制器在確定了總線上沒有I/0活動後停止第一時鐘信號。
一方面，本發明可以有各種修正和更替方式，另一方面，本發明在附圖中用舉例方式示出了本發明的具體實施方案並在其中作了詳細的說明。然而，應當說明的是，具體實施方案中的說明不是要將本發明局限於所公布的特定形式，相反，而是要使本發明包括落入本發明的精神和範圍中的所有修正、等效方案和更替方案(如所附的權利要求所定義的那樣)。具體實施方案的詳細描述下面描述本發明的說明性實施方案。為清楚起見，在本技術說明中不描述實際實現的所有特性。當然，可以理解在任何這類實際實施方案的開發中，為達到開發者的具體目標必須做的許多具體實施決策諸如與系統相關和與業務相關的制約條件的配合性，這些是隨不同的實現而變的。而且，可以理解雖然這種開發努力(即便複雜和耗時的)對本領域的那些普通技術人員來說是一種日常工作。
現在轉向附圖，特別是參照圖2，圖中示出了按照本發明的一種裝置(200)，裝有加速圖形埠(AGP)結構。在一個實施方案中，裝置(200)可採用個人計算機(PC)形式。裝置(200)包含一個CPU(110)，它用於在其上運行各種電腦程式。在CPU(110)上運行的電腦程式可以是基於二維或三維圖形的應用諸如計算機博奕或與設計相關的軟體，也可以是基於文本的應用諸如字處理、數據表和e-mail應用。在CPU(110)上運行的電腦程式可包含任何與CPU(110)兼容的商用軟體，因此，不需要局限於前述的例子。
裝置(200)進一步包括在左CPU(110)上運行的電腦程式的指揮下在顯示設備(未示出)上產生圖形的圖形控制器(120)。圖形控制器(120)通過專用的「點對點」總線(115)諸如按照說明性實施方案的AGP總線連接到核心邏輯(130)(通常叫「北橋」)。如以前提過的那樣，核心邏輯(130)是一個通過圖形控制器(120)和CPU(110)控制對主存(140)訪問的心片集。核心邏輯(130)產生第一時鐘信號，該時鐘信號在說明性實施方案中是一個GAP總線時鐘信號CLK，用以通過AGP總線(115)在圖形控制器(120)和核心邏輯(130)間傳輸數據。如所述，AGP總線(115)是一條專用的點對點總線並且只能由圖形控制器(120)或核心邏輯(130)訪問。
裝置(200)的每一種設備(即圖形控制器(120)、核心邏輯(130)主存(140)等等)由在CPU(110)上運行的作業系統(US)動態地設置在四種「設備」功率狀態(即，D0、D1、D2和D3)中的一種。D0功率狀態給設備提供全功率，它產生設備功率消耗的最高水平。當設備在D0功率狀態時，它是全速的和靈敏的且一般能連續記住所有相關的環境。在D3功率狀態時，不向該設備提供功率且一般所有相關的環境都完全丟失。一旦該設備處在D3功率狀態，則該設備只能返回到D0狀態，在那裡該設備再次是全功率的且復位。當設備設置在「休眠」狀態時則呈現D1和D2功率狀態。該設備在D1狀態比在D2功率狀態消耗更多的功率且保存更多的環境。實質上，D2功率狀態比D1功率狀態使該設備處於「更深的」休眠狀態。裝置(200)的每種設備都處於D0-D3狀態的一種中，這取決於它當時包含由裝置(200)完成的特殊任務情況。即，如果當前沒有製圖任務，則圖形控制器(120)可由作業系統(OS)安排在D1或D2「休眠」狀態中。OS用以確定某設備處於D0-D3這些特定狀態中的一種方式，它對本領域的那些普通技術人員來說是眾所周知的。因此，這裡將不討論這種過程的具體情況以免不必要地將本發明弄得不好理解。
OS除給裝置(200)的設備指派功率狀態外，還可將AGP總線(115)放在三種「總線」功率狀態(即B0、B1和B2)中的一種中。AGP總線(115)在B0功率狀態中是全功率且全速工作。AGP總線(115)在B2狀態中是處在「休眠」狀態中，部分地提供功率。而AGP總線(115)在B3狀態中則不給它加功率因此不工作。一旦AGP總線(115)處在B3狀態，只能由OS復位到B0狀態且變成全速工作以使能圖形控制器(120)和核心邏輯(130)間交互作用。
當裝置(200)忙於圖形任務時，AGP總線(115)處於B0功率狀態且AGP總線時鐘CLK仍然工作以執行這類圖形任務。圖形任務可包括產生3D圖形，其中圖形控制器(120)通過AGP總線(115)和核心邏輯(130)訪問主存(140)以將組織結構加給3D幾何圖形。當然，圖形控制器(120)也可以執行若干其他與圖形有關的任務，因此，不需要局限於前述的例子。當這些圖形任務停止時，不希望永遠運行AGP總線時鐘CUK因為AGP總線(115)當前不用於這種電流狀態。因此，按照本發明，停止AGP總線時鐘CLK，從而節省了裝置(200)消耗的功率。下面陳述當AGP總線上沒有圖形任務時用以停止AGP總線時鐘CLK的一種方式。
現在轉向圖3，核心邏輯(130)(屬於圖2)包括一個中央資源控制器(310)，該控制器產生並控制AGP總線時鐘CLK以便允許圖形控制器(120)和核心邏輯(130)間通過AGP總線(115)通訊。中央資源控制器(310)進一步控制第二時鐘信號(即內部時鐘「iclk」)，它由圖形控制器(120)和核心邏輯(130)用來執行它們各自的功能。
中央資源控制器(310)包含一個「MOD_RUN」組件(320)，該組件控制內部時鐘iclk的啟停，轉過來該內部時鐘又將最終導致AGP總線時鐘CLK的啟停，這取決於是否在AGP總線上正在進行圖形任務。
轉向圖4，這裡示出了中央資源控制器(310)、主設備(410)和目標設備(420)的作用間關係。主設備(410)和目標設備(420)被連接到AGP總線(115)。因此，按照說明性實施方案，主設備(410)或目標設備(420)可以是圖形控制器(120)或核心邏輯(130)。如果圖形控制器(120)希望用AGP總線(115)來與核心邏輯(130)通信，則圖形控制器(120)起主設備(410)的作用，核心邏輯(130)起目標設備(420)的作用。結果是，如果核心邏輯(130)希望通過AGP總線(115)啟動與圖形控制器(120)的通信，那末核心邏輯(130)起主設備(410)的作用，圖形控制器(120)起目標設備(420)的作用。
中央資源控制器(310)在AGP總線(115)上向主設備(410)和目標設備(420)兩者提供AGP總線時鐘信號CLK。中央資源控制器(310)還驅動MOD_RUN線路(430)以控制MOD_RUN組件(320)。對中央資源控制器(310)來說，MOD_RUN線路(430)是一個持續的三態I/O信號。對主設備(410)和目標設備(420)來說，MOD_RUN線路(430)則是一個漏極輸出端及輸入端。即，主設備(410)和目標設備(420)都有能力監視MOD_RUN線路(430)的狀態且除了能監視MOD_RUN線路的狀態外，還能驅動MOD RUN線路(430)LOW。中央資源控制器(310)有監視MOD_RUN線路(430)的狀態的能力和驅動MOD_RUN線路(430)HIGH或LOW的能力。
現在，轉回到圖3，MOD_RUN線路(430)表示內部時鐘iCLK的狀態，它由中央資源控制器(310)的MOD_RUN組件(320)控制。MOD_RUN組件(320)包括MOD_RUN線路(430)和AGP總線時鐘CLK的一個輸入端(如圖3所示)。組件(320)還包含一個iCLK使能塊(330)以便產生反應塊或反應慢的iCLK使能信號(即iclken)。組件(320)進一步包含一個反相器用以緩衝AGP總線的時鐘信號CLK。緩衝後，將AGP總線時鐘信號CLK饋入iclk使能塊(330)以及通過相位鎖定環路(PLL)(350)。然後，將PLL輸出的CLK信號饋回給iclk使能塊(330)。輸出的CLK信號還通過門(360)的輸入端。門(360)啟停內部時鐘iclk，這取決於iclk使能塊(330)的輸出。
當MOD_RUN線路(430)為HIGH時，這只能由中央資源控制器(310)置位，它使iclk使能塊(330)送出一個反應慢的iclk使能信號(即，反應慢的iclken)給門(360)，它使內部時鐘iclk停止。當MOD_RUN線路(430)為LOW時，它使iclk使能塊(330)送出一個反應塊的iclk使能信號(即，反應塊的iclken)給門(360)，它使內部時鐘iclk運行。將該內部時鐘iclk送給AGP總線接口(370)，然後給圖形控制器(120)和核心邏輯(130)以執行它們各自的設備功能(380)。
如果圖形控制器(120)或核心邏輯(130)希望控制AGP總線(115)來與另一個設備傳輸數據，則圖形控制器(120)或核心邏輯(130)(即，不管哪一個希望成為主設備(410))將要求反應塊的iclken信號啟動內部時鐘iclk。為了這樣做，圖形控制器(120)或核心邏輯(130)將維持MOD_RUN線路(430)以驅動該線路(430)LOW。這將使iclk使能塊(330)產生一個反應塊的iclken信號並使門(360)啟動內部時鐘iclk。
如果中央資源控制器(310)確定AGP總線(115)上沒有圖形任務，它將要求MOD_RUN線路(430)HIGH以便停止內部時鐘iclk。然而，在內部時鐘iclk(由於沒有圖形任務)停止前(在內部時鐘iclk實際停止前)，施加7個時鐘延遲給圖形控制器(120)或核心邏輯(130)提供一個機會來反對中央資源控制器停止內部時鐘iclk的希望。圖形控制器(120)或核心邏輯(130)可通過要求MOD_RUN線路(430)來反對；在這種情況中MOD_RUN線路(430)將變成LUW且內部時鐘iclk將繼續運行。
如果在7個延遲周期後圖形控制器(120)或核心邏輯(130)對停止內部時鐘iclk不提出反對，則停止內部時鐘iclk。然後中央資源控制器(370)確定圖形控制器(120)和核心邏輯(130)設備的功率狀態。如果這些設備的功率狀態是D2或D3，則中央資源控制器(310)將要求停止AGP總線時鐘CLK。然而，重要的是注意，除非內部時鐘iclk已停止了否則中央資源控制器(310)不能要求停止AGP總線時鐘CLK。一旦停止了，如果由圖形控制器(120)或核心邏輯(130)在至少7個時鐘信號後再次採取D0功率狀態或要求MOD_RUN線路(430)則能再次啟動AGP總線時鐘CLK。
現在轉向圖5，該圖示出了AGP總線(115)所呈現的各種狀態的狀態圖。在第一狀態(510)中，當AGP總線(115)上有圖形任務(即，AGP總線(115)呈現B0狀態)時，MOD_RUN線路(430)置成LOW，內部時鐘iclk在運行。如果它確定AGP總線(115)空閒，則中央資源控制器(310)將驅動MOD_RUN線路(430)HIGH，它將使iclk在中間狀態(520)時產生停止要求。在該中間狀態(520)期間，AGP總線(115)在AGP總線時鐘CLK上仍舊處於B0狀態達7個時鐘周期。這7個時鐘延遲周期允許圖形控制器(120)或核心邏輯(130)要求內部時鐘iclk(如果這樣希望的話)繼續運行(即，通過驅動MOD_RUN線路(430)LOW)。如果在7個時鐘延遲周期期間沒有對停止內部時鐘iclk的反對，則在狀態(530)時停止內部時鐘iclk。在狀態(530)時，AGP總線(115)變成B2狀態(即，「休眠」狀態)並只要MOD_RUN線路(430)仍為HIGH將繼續處於該狀態。
如果在狀態(530)中，圖形控制器(120)或核心邏輯(130)希望訪問AGP總線(115)(即，啟動內部時鐘iclk)，則兩種設備都可要求MOD_RUN線路(430)LOW，它將使轉變到另一種中間狀態(540)以使內部時鐘iclk開始運行要求。在該中間狀態(540)中AGP總線(115)在AGP總線時鐘CLK上仍舊處於B2狀態達7個延遲周期。如果對內部時鐘iclk運行要求沒有反對，則採取第一狀態(510)；在這裡將AGP總線(115)放在B0狀態。然而，如果對iclk運行要求有反對(即，如果中央資源控制器(320)驅動MOD-RUN線路(430)HIGH)，則AGP總線(115)返回到狀態(530)；在這裡內部時鐘iclk仍然停止且AGP總線(115)仍然處在B2狀態。
在狀態(530)期間，確定是否圖形控制器(120)處在其D2或D3功率狀態(即，圖形控制器(120)執行很少或不執行圖形任務)。如果圖形控制器(120)處在D2或D2功率狀態，將呈現狀態(550)，其中的AGP總線(115)進入其B3狀態(即，不提供功率到那裡)並停止AGP總線時鐘CLK。進入狀態(550)將節省裝置(200)的功率因為當AGP總線(115)上沒有圖形任務時，它停止了AGP總線時鐘CLK。在關閉了AGP總線時鐘CLK後，如果圖形控制器(120)復位到D0狀態(即，功率起)或MOD_RUN線路(430)被驅動LOW，將呈現中間狀態(560)。在中間狀態(560)期間，AGP總線(115)仍舊處在B3狀態直至MOD_RUN線路(430)在至少7個時鐘周期期間仍舊LOW(或圖形控制器(120)仍處在D0狀態)。如果滿足了該條件，則AGP總線時鐘CLK將再次啟動以開始通過AGP總線(115)執行圖形任務。因此，將再次呈現第一狀態(510)，其中的內部時鐘iclk啟動且AGP總線(115)置成B0(即，全速工作的)狀態。
結合AGP總線雖然描述了本發明，可以理解所描述的停止AGP總線時鐘的裝置和方法可用於任何類型的「點對點」總線，因此，不需要具體局限於AGP總線。
上面公開的特定實施方案只是說明性的，因為該發明可以用不同的但對本領域的那些技術人員是明顯的等效方式進行修改和實踐。而且，對此中所示的結構或設計細節不打算有限制，在下面的權利要求中描述的東西除外。因此雖然上面公開的特定實施方案可以更替或修改且所有這種變更都認為屬本發明的範圍和精神。因此，如在下面的權利要求中提出的那樣在這裡尋求保護。
權利要求
1．一種控制總線時鐘的方法，所說的總線至少連接第一設備和第二設備，且所說的總線、第一和第二設備採用多種功率狀態中的一種，所說的方法包含為所說的總線產生第一時鐘信號和給所說的第一和第二設備產生第二時鐘信號；確定在所說的總線上是否出現了I/O通信量；響應確定所說的總線沒有I/O通信量停止所說的第二時鐘信號；和如果所說的第一和第二設備處在第一功率狀態則停止所說的第一時鐘信號。
2．權利要求1的方法，其中停止所說的第二時鐘進一步包含放置一個請求以響應確定所說的總線沒有I/O通信量時停止所說的第二時鐘信號；和響應所說的停止請求停止所說的第二時鐘信號。
3．權利要求1的方法，其中停止所說的第二時鐘進一步包含預定的時期到期後停止所說的第二時鐘。
4．權利要求3的方法，其中預定的時期到期後停止所說的第二時鐘進一步包含響應確定所說的總線沒有I/O通信量放一個停止要求以停止所說的第二時鐘信號；確定是否所說的第一設備和所說的第二設備中至少一個收到了一個反對信號反對停止所說的第二時鐘；和如果在所說的預定時期裡沒有收到所說的反對信號則停止所說的第二時鐘信號。
5．權利要求3的方法，其中預定的時期到期後停止所說的第二時鐘進一步包含響應確定所說的總線沒有I/O通信量活動放一個停止請求停止所說的第二時鐘信號；確定是否所說的第一設備和所說的第二設備至少一個收到了反對信號反對停止所說的第二時鐘；和如果在所說的預定時期內收到了所說的反對信號則允許所說的第二時鐘信號運行。
6．權利要求1的方法進一步包含從所說的第一設備和所說的第二設備中至少一個產生了一個請求；和響應所說的請求啟動所說的第二時鐘信號。
7．權利要求6的方法，其中啟動所說的第二時鐘信號進一步包含響應在預定的時期內產生的所說請求啟動所說的第二時鐘信號。
8．權利要求1的方法進一步包含響應呈現為第二功率狀態的所說第一設備和所說的第二設備中至少一個為所說的總線啟動所說的第一時鐘信號。
9．權利要求8的方法，其中為所說的總線啟動所說的第一時鐘信號進一步包含響應呈現為全功率狀態的所說第一或第二設備為所說的總線啟動所說的第一時鐘信號。
10．權利要求1的方法，其中所說的多種功率狀態包括休眠狀態和其中為所說的總線停止所說的第一時鐘信號進一步包含如果所說第一和第二設備處於休眠狀態則為所說的總線停止所說的第一時鐘信號。
11．權利要求1的方法，其中為總線控制時鐘進一步包含為先進圖形埠(AGP)總線控制時鐘。
12．權利要求11的方法，其中為所說的總線產生第一時鐘信號進一步包含為所說的AGP總線產生一個AGP總線時鐘信號和為所說的第一和第二設備產生第二個時鐘信號。
13．一種裝置包含第一設備；第二設備；連到所說的第一設備和所說的第二設備的總線以便在所說的第一和第二設備間傳輸數據；和為所說的總線產生第一時鐘信號和為所說的第一和第二設備產生第二時鐘信號以及確定所說的總線上沒有I/O任務後停止所說的第一時鐘信號的控制器。
14．一種裝置包含能呈現為多種總線功能狀態的總線；連到所說的總線並能呈現多種設備功能狀態的第一設備；連到所說的總線並能呈現所說的多種設備狀態的第二設備；和控制器，能為所說的總線產生第一時鐘信號和為所說的第一和第二設備產生第二時鐘信號，以確定是否在所說的總線上出現了I/O通信量；響應確定所說的總線沒有I/O通信量停止所說的第二時鐘信號和如果所說的第一和第二設備處於第一設備功率狀態則停止所說的第一時鐘信號。
15．權利要求14的裝置，其中所說的控制器能進一步放置一個停止請求以響應確定所說的總線沒有I/O通信量停止所說的第二時鐘信號和響應所說的停止要求停止第二時鐘信號。
16．權利要求15的裝置，其中在預定的時期到期後發生停止所說的第二時鐘。
17．權利要求16的裝置，其中所說的控制器進一步確定是否被所說的第一或第二設備收到了一個反對信號反對停止所說的第二時鐘和如果在所說的預定時期內沒有收到所說的反對信號停止所說的第二時鐘信號。
18．權利要求16的裝置，其中所說的控制器能進一步確定是否被所說的第一或第二設備收到了一個反對信號反對停止第說的第二時鐘和如果在所說的預定時期內收到了所說的反對信號則不停止所說的第二時鐘信號。
19．權利要求14的裝置，其中所說的控制器進一步裝配成從所說的第一設備和所說的第二設備中至少一個接收一個請求以啟動所說的第二時鐘和響應收到的請求啟動所說的第二時鐘信號
20．權利要求14的裝置，其中所說的控制器進一步配裝成響應呈現為第二設備功率狀態的所說第一設備和所說的第二設備中至少一個為所說的總線啟動所說的第一時鐘信號。
21．權利要求14的裝置，其中所說的總線包含先進圖形埠(AGP)總線。
22．權利要求21的裝置，其中所說的第一時鐘信號包含一個AGP總線時鐘信號。
23．權利要求13的裝置，其中所說的總線包含先進圖形埠(AGP)總線。
24．權利要求23的裝置，其中所說的第一時鐘信號包含一個AGP總線時鐘信號。
25．權利要求14的裝置，其中所說的第一功率狀態包含一個「斷開」或「休眠」功率狀態。
26．權利要求20的裝置，其中所說的第二功率狀態包含全功率狀態。
全文摘要
當總線沒有出現I/O任務時停止總線時鐘的方法和裝置。在說明性實施方案中,AGP總線(115)將圖形控制器(120)連接到核心邏輯(130)以便在兩個設備(120、130)間傳輸數據。控制器(310)為第一和第二設備(120、130)產生第一(AGP總線)時鐘信號CLK和第二(內部)時鐘信號iclk。如果控制器(310)確定AGP總線上沒有圖形活動(即,總線空閒),則控制器(310)發出一個停要求停止內部時鐘信號iclk。停止要求的處理在AGP總線時鐘CLK上延遲7個周期的時期以等待來自圖形控制器(120)或核心邏輯(130)的反對意見。如果在7個延遲周期期間收到了反對意見,則不停止內部時鐘iclk並將繼續運行。可是,如果沒有收到反對意見,則將停止內部時鐘iclk。如果圖形控制器(120)處於低功率或「休眠」態,則AGP總線時鐘CLK停止,從而節省了功率。
文檔編號G06F1/32GK1310815SQ99809023
公開日2001年8月29日 申請日期1999年7月26日 優先權日1998年7月31日
發明者S·S·曹, N·霍馬約恩 申請人:英特爾公司