周邊裝置互連高速連結電源狀態轉換系統及其方法
2023-08-09 19:28:56 1
專利名稱：周邊裝置互連高速連結電源狀態轉換系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種電源狀態轉換系統及其方法，特別是涉及一種PCIExpress(周邊裝置互連高速)連結電源狀態轉換系統及其方法。
背景技術：
隨著時間的巨輪不斷向前邁進，在個人計算機原為主流的周邊裝置互連接接口(Peripheral Component Interconnect，PCI)，在未來的處理器與輸出/輸入組件需要更高的傳輸頻寬，已漸漸超出PCI的範圍。業界因此推出新一代的PCI Express，以做為未來各種運算平臺的標準區域輸入/輸出總線。其最大特色為效能的提升，單向傳輸速率即可達2.5GHz，還可藉擴增通道(lane)增加傳輸速率，例如使用4信道即可使傳輸速度提升4倍。
高級配置與電源接口(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)，是定義組件於各個情況下的電源狀態，稱為組件電源狀態(devicepower states，D-states)。而PCI Express更進一步的定義組件間的連結的電源狀態，稱為連結電源狀態(link powe rstates，L-states)。且各個連結電源狀態與組件電源狀態亦有相對應的關係。
組件電源狀態D0(Full-On)表示組件於正常工作的狀態下。組件於組件電源狀態D0時，此時組件之間的連結處於連結電源狀態L0、L0s或L1。
組件電源狀態D1及D2並未明顯地定義出，但概括而言，組件電源狀態D2較D0與D1節省電力，但保持較少組件的狀態。組件電源狀態D1較D2節省電力，但可保持更多組件的狀態。組件電源狀態D1及D2對應至連結電源狀態L1。
組件電源狀態D3(Off)表示關機狀態，包括有D3cold與D3hot狀態。當組件於D3cold狀態時，表示主電源未提供至組件。當組件於D3hot狀態時，表示主電源提供至組件。當組件的電源狀態於D3cold狀態，若有輔助電源(auxiliary power)提供給組件，則組件之間的連結對應至連結電源狀態L2；若無電源提供給組件，則組件之間的連結對應至連結電源狀態L3。組件電源狀態D3hot對應至連結電源狀態L1或L2/L3 ready。
連結電源狀態L0是組件之間的連結於正常工作狀態的電源狀態。連結電源狀態L0s於組件之間的連結傳輸數據時，若有短暫的數據傳輸的閒置時段，可進入連結電源狀態L0s以減少功率的耗損。
組件之間的連結於連結電源狀態L1時，組件於暫停無工作要求的狀態下，而會減低組件之間的連結電力的需求。此時，並無時鐘訊號的觸發，及鎖相迴路電路(Phase Locked Loop，PLL)亦暫停使用。
連結電源狀態L2與L3為關機狀態，差別在於連結電源狀態L2有輔助電源的存在，而連結電源狀態L3無輔助電源。
在PCI Express的規格下，有硬體機制的主動狀態電源管理(ActiveState Power Management，ASPM)以處理連結電源狀態L0s進入連結電源狀態L1的換轉。
此外，PCI Express也有軟體控制的電源管理機制(programmed PowerManagement，PPM)。但利用軟體控制使上遊組件與下遊組件之間的連結於連結電源狀態L0轉變為連結電源狀態L1時，上遊組件發出命令使下遊組件進入非組件電源狀態D0的電源狀態，卻往往容易因為訊號傳遞不良，使得上遊組件與下遊組件同時在等待對方的響應，而使其之間連結無法順利進入連結電源狀態L1，進而發生系統死機的情況。
發明內容
本發明在提供一種PCI Expres s連結電源狀態轉換系統及其方法，使組件之間的連結進入連結電源狀態L1而可節省電力，且避免造成系統死機。
本發明提出一種PCI Express的連結電源狀態轉換方法，用於一上遊組件及一下遊組件之間的一連結(Link)。首先，上遊組件輸出一配置要求至下遊組件，以改變下遊組件的組件電源狀態，連結於一第一連結狀態。之後，下遊組件輸出一電源進入訊號至上遊元並開始計數。若計數結束，仍未接收到一電源要求響應訊號，則使連結進入一回復狀態後再回到第一連結狀態，之後，下遊組件再次輸出電源進入訊號。
本發明還提出一種PCI Express連結電源狀態轉換系統，包括上遊組件、下遊組件及連結。上遊組件輸出配置要求至下遊組件，以改變下遊組件的組件電源狀態。下遊組件接收配置要求後，輸出一電源進入訊號至上遊組件，並開始計數。連結連結於上遊組件與下遊組件之間，上遊組件與下遊組件通過連結相互傳輸數據。其中，若計數結束後，下遊組件仍未接收到一電源要求響應訊號，則使連結進入一回復狀態後再回到第一連結狀態，之後，下遊組件再次輸出電源進入訊號至上遊組件，並重新開始計數。其中當上遊組件輸出配置要求時，連結於第一連結電源狀態以正常傳輸數據。
為使本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並結合附圖詳細說明如下。
圖1示出了根據本發明提出的較佳實施例的PCI Express連結電源狀態轉換系統的方塊圖。
圖2示出了根據本發明一較佳實施例的PCI Express連結電源狀態轉換方法流程圖附圖符號說明110上遊組件120下遊組件111、121交易層112、122數據鏈結層113、123實體層130連結具體實施方式
請參照圖1，其示出了根據本發明一較佳實施例的PCI Express連結電源狀態轉換系統的方塊圖。
本發明PCI Express連結電源狀態轉換系統包含有一上遊組件110，一下遊組件120，以及一連結130。其中連結130電連結於上遊組件110與下遊組件130之間。
上遊組件110包括交易層111(Transaction Layer，TL)、數據鏈結層112(Data Link Layer，DLL)及實體層113(Physical Layer，PHY)。
交易層111產生數據包(data packet)至數據鏈結層112，或接收數據鏈結層112傳輸而來的數據包，亦管理與組件之間的流量控制(flow control)。而交易層接收或產生的數據包稱為交易層包(Transaction Layer Packets，TLPs)。
數據鏈結層112與實體層113之間傳輸的數據包，以及與交易層111之間傳輸數據包。數據鏈結層112接收數據包後提供交易層包至交易層111，或接收交易層111輸出的交易層包以輸出數據包至實體層113。而數據鏈結層在做以上操作時，還可檢測以穩定傳輸數據包。數據鏈結層112與實體層113之間傳輸的數據包為數據鏈結層包(Data Link Layer Packets，DLLPs)。
實體層113負責在組件110與組件120之間的連結(Link)傳送包。實體層113自組件120接收包後，轉為數據鏈結層包輸至數據鏈結層112。實體層113亦接收數據鏈結層112的數據鏈結層包後，通過與組件120的連結傳送包至組件120。
而下遊組件120包括交易層121、數據鏈結層122及實體層123。各層的操作亦如上述，於此不再重述。
請參照圖2，其示出了根據本發明一較佳實施例的PCI Express連結電源狀態轉換方法流程圖200。
首先，上遊組件110的電源管理輸出一配置要求(configurationrequest)至下遊組件120，以改變下遊組件120的組件電源狀態(步驟202)。例如改變為組件電源狀態D1、D2或D3hot。
此時，上遊組件110與下遊組件120之間的連結130是於第一連結電源狀態，其中第一連結電源狀態例如為連結電源狀態L0。當在第一連結電源狀態時，可正常傳輸數據。其中配置要求(configuration request)為交易層包。上遊組件110例如為根聯合體(Root Complex)，而下遊組件120為端點(Endpoint)，例如為顯示卡。
接著，下遊組件120對應上遊組件110的配置要求(configurationrequest)，暫停產生交易層包TLP(步驟210)。之後下遊組件120等待並接收上遊組件110對於下遊組件120之前所製造的交易層包所產生的響應訊號(步驟211)。接著，下遊組件120停止產生除了PM_Enter_L1數據鏈結層包的外的數據鏈結層包DLLP(步驟212)。之後，下遊組件120輸出電源進入訊號PM_Enter_L1至上遊組件110並開始計數時間(步驟213)。之後，下遊組件120檢測是否收到響應要求訊號電源要求響應訊號PM_Request_Ack(步驟214)。其中電源要求響應訊號PM_Request_Ack，是由上遊組件110所發出告知收到電源進入訊號PM_Enter_L1的響應訊號。
接著，上遊組件110判斷是否收到電源進入訊號PM_Enter_L1(步驟203)。當上遊組件110收到電源進入訊號PM_Enter_L1後，上遊組件110停止產生交易層包TLP(步驟204)。之後上遊組件110等待接收其之前產生的交易層包的響應訊號(步驟205)。接著，上遊組件110停止產生除了電源要求響應訊號PM_Request_Ack的外的數據鏈結層包DLLP(步驟206)。
之後，上遊組件110輸出電源要求響應訊號PM_Request_Ack至下遊組件120(步驟207)。
當下遊組件120輸出電源進入訊號PM_Enter_L1後就會開始計數時間(如上述步驟213)。如果在計數結束前，下遊組件120收到由上遊組件110所輸出的電源要求響應訊號PM_Request_Ack，則使得連結130進入電氣閒置(步驟215)。當上遊組件110判斷連結130進入電氣閒置的狀態後(步驟208)，接著使得連結130進入一第二連結電源狀態(步驟209)。其中第二連結電源狀態例如為L1。最後，下遊組件120於連結130已改變連結電源狀態後，亦進入組件電源狀態D1、D2或D3hot(圖中未顯示)。
反之，如果在計數結束後，下遊組件120沒有收到由上遊組件110所輸出的電源要求響應訊號PM_Request_Ack，則使得連結130進入回復狀態(Recovery state)(步驟216)。接著，再回到第一連結電源狀態(例如L0state)(步驟217)。之後，下遊組件120會再次輸出電源進入訊號PM_Enter_L1至上遊組件110並重新開始計數時間(回到步驟213)其中連結130從連結電源狀態L1轉換至回復狀態的操作，稱為觸發再訓練(trigger retrain)。
由上述說明可以得知，在本發明中，下遊組件120會一直輸出電源進入訊號PM_Enter_L1到上遊組件110中，直到下遊組件120收到電源要求響應訊號PM_Request_Ack訊號為止。
由上述說明可以得知，若下遊組件120確實接收到上遊組件110輸出的電源要求響應訊號PM_Request_Ack，使連結130進入電氣閒置。若下遊組件120未收到電源要求響應訊號PM_Request_Ack，則使得連結130進入回復狀態在回到第一連結電源狀態(例如L0 state)。
本發明於下遊組件120端加入一計數時間，當下遊組件120輸出電源進入訊號PM_Enter_L1後就開始計數，如果在計數結束後，下遊組件120並未收到上遊組件110輸出的電源要求響應訊號PM_Request_Ack，則使得連結進入回復狀態之後再回到第一連結電源狀態，如此可避免系統一直等待電源要求響應訊號PM_Request_Ack而造成的當機。
由上述的說明可以得知，利用本發明可以避免上遊組件110未收到電源進入訊號PM_Enter_L1或者下遊組件120未收到電源要求響應訊號PM_Request_Ack而使得系統過度等待的情形發生。
於步驟213中，計數時間為可程序的。本發明中，計數時間可設置為32個周期、64個周期或等待電源要求響應訊號。
本發明上述實施例所揭露的PCI Express連結電源狀態轉換系統及其連結電源狀態轉換方法，於改變連結電源狀態時，以計數的方式使組件之間的連結確實進入下一連結電源狀態，如此可達到原本節省電力的目的之外，還可解決原始設計的弊病以避免轉換電源狀態而造成系統死機。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例披露如上，然其並非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍之前提下可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以本發明的權利要求為準。
權利要求
1.一種周邊裝置互連高速的連結電源狀態轉換方法，用於一連結，該連結連結於一上遊組件及一下遊組件之間，該方法包括該上遊組件輸出一配置要求至該下遊組件，以改變該下遊組件的組件電源狀態，該連結是於一第一連結狀態；以及該下遊組件輸出一電源進入訊號至該上遊組件並開始計數一計數時間；其中若該下遊組件計數結束後，仍未接收到一電源要求響應訊號，則使得該連結進入一回復狀態。
2.如權利要求1所述的電源狀態轉換方法，還包括該下遊組件對應該上遊組件的該配置要求，暫停產生交易層包；該下遊組件等待接收該上遊組件之前產生的交易層包的一響應訊號；以及該下遊組件停止產生數據鏈結層包。
3.如權利要求1所述的電源狀態轉換方法，其中還包括該上遊組件接收該電源進入訊號後，停止產生交易層包；該上遊組件等待接收該下遊組件之前產生的交易層包的一響應訊號；以及該上遊組件停止產生數據鏈結層包。
4.如權利要求3所述的電源狀態轉換方法，其中還包含該上遊組件對應該電源進入訊號輸出該電源要求響應訊號至該下遊組件。
5.如權利要求1所述的電源狀態轉換方法，其中還包含該連結進入該回復狀態後再進入該第一連結電源狀態。
6.如權利要求5所述的電源狀態轉換方法，其中還包含該連結進入該第一連結電源狀態後，該下遊組件再次輸出該電源進入訊號至該上遊組件並重新計數。
7.如權利要求1所述的電源狀態轉換方法，其中還包括若該下遊組件於計數時間結束前，接收到該電源要求響應訊號，則使得該連結進入電氣閒置。
8.如權利要求7所述的電源狀態轉換方法，其中還包括當該連結進入電氣閒置後，停止數據傳輸並使該連結進入一第二連結電源狀態。
9.如權利要求8所述的電源狀態轉換方法，其中該第二連結電源狀態為連結電源狀態L1。
10.如權利要求1所述的電源狀態轉換方法，其中該配置要求為交易層包，該電源進入訊號為數據鏈結層包，而該電源要求響應訊號為數據鏈結層包。
11.如權利要求1所述的電源狀態轉換方法，其中該第一連結電源狀態為連結電源狀態L0。
12.一種周邊裝置互連高速連結電源狀態轉換系統，包括一上遊組件，輸出一配置要求至該下遊組件，以改變該下遊組件的組件電源狀態；一下遊組件，接收該配置要求後，輸出一電源進入訊號至該上遊組件；以及一連結，連結於該上遊組件與該下遊組件之間，該上遊組件與該下遊組件通過該連結相互傳輸數據，該上遊組件輸出該配置要求時，該連結是於一第一連結電源狀態以正常傳輸數據；其中，該下遊組件設有一計數時間，當輸出該電源進入訊號至該上遊組件時開始計數，若計數結束後，該下遊組件仍未接收到一電源要求響應訊號，則使得該連結進入一回復狀態。
13.如權利要求12所述的連結電源管理系統，其中該上遊組件以及該下遊組件分別包含有一交易層，一數據鏈結層，以及一實體層。
14.如權利要求13所述的系統，其中該配置要求為交易層包，該電源進入訊號為數據鏈結層包，而該電源要求響應訊號為數據鏈結層包。
15.如權利要求13所述的系統，其中當該下遊組件收到該配置要求，該交易層停止產生交易層包，該數據鏈結層停止產生數據鏈結層包。
16.如權利要求13所述的系統，其中當該上遊組件收到該電源進入訊號後，該交易層停止產生交易層包，該數據鏈結層停止產生數據鏈結層包。
17.如權利要求13所述的系統，其中當該上遊組件收到該電源進入訊號後，該上遊組件輸出該電源要求響應訊號至該下遊組件。
18.如權利要求12所述的系統，其中當該連結進入該回復狀態後再使得該連結進入該第一連結電源狀態，之後使得該下遊組件再次輸出該電源進入訊號至該上遊組件並重新計數。
19.如權利要求12所述的系統，其中該第一連結電源狀態為連結電源狀態L0。
20.如權利要求12所述的系統，其中若計數結束前，該下遊組件接收到該電源要求響應訊號，則使得該連結進入電氣閒置狀態，之後停止數據的傳輸，並使得連結進入一第二連結電源狀態。
21.如權利要求20所述的系統，其中該第二連結電源狀態為L1。
全文摘要
周邊裝置互連高速(PCI Express)連結電源狀態轉換系統及其方法。周邊裝置互連高速連結電源狀態轉換系統包括上遊組件、下遊組件及一連結(Link)。首先，上遊組件輸出一配置要求至下遊組件，以改變下遊組件的組件電源狀態，連結是於一第一連結狀態。之後，下遊組件輸出一電源進入訊號至上遊組件並開始計數。之後，若下遊組件計數結束，仍未接收到上遊組件對應電源進入訊號輸出的一電源要求響應訊號，使得連結進入一回復狀態後回到第一連結狀態，並使得下遊組件再次輸出電源進入訊號。
文檔編號G06F1/26GK1763694SQ200510126728
公開日2006年4月26日 申請日期2005年11月21日 優先權日2005年5月23日
發明者曾紋鬱, 鄭淵綜 申請人:威盛電子股份有限公司