CN100390707C - 高速外围部件互连接口链接电源状态转换系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

高速外围部件互连接口链接电源状态转换系统及其方法。高速外围部件互连接口链接电源状态转换系统包括一上游组件、一下游组件及链接。首先，上游组件输出配置要求至下游组件，以改变下游组件的组件电源状态，此时链接位于第一链接电源状态。接着，下游组件输出电源送入信号至上游组件。之后，上游组件对应电源送入信号输出电源要求响应信号至下游组件，并开始计数。若上游组件计数结束，仍未检测到与下游组件之间的链接进入电气闲置，则下游组件输出电源送入信号。

Description

高速外围部件互连接口链接电源状态转换系统及其方法
技术领域
本发明有关于一种电源状态转换系统及其方法，且特别是有关于一种高速外围部件互连接口(PCI Express)链接电源状态转换系统及其方法。
背景技术
随着时间的巨轮不断向前迈进，在个人计算机原为主流的外围部件互连接口(Peripheral Component Interconnect，PCI)，在未来的处理器与输出/输入组件需要更高的传输带宽，已渐渐超出PCI的范围。业界因此推出新一代的PCI Express，以做为未来各种运算平台的标准区域输入/输出总线。其最大特色为效能的提升，单向传输速率即可达2.5GHz，更可藉扩增通道(lane)增加传输速率，例如使用4信道即可使传输速度提升4倍。
高级配置与电源接口(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)，定义组件于各个情况下的电源状态，称为组件电源状态(device powerstates，D-states)。而PCI Express更进一步的定义组件间的链接的电源状态，称为链接电源状态(link power states，L-states)。且各个链接电源状态与组件电源状态亦有相对应的关系。
组件电源状态D0表示组件于正常工作的状态下。组件于组件电源状态D0时，此时组件之间的链接处于链接电源状态L0、L0s或L1。
组件电源状态D1及D2并未明显地定义出，但概括而言，组件电源状态D1较D2节电较少，但可保持更多组件的状态。组件电源状态D1及D2对应至链接电源状态L1。
组件电源状态D3表示关机状态，包括有D3cold与D3hot状态。当组件于D3cold状态时，表示主电源未提供至组件。当组件于D3hot状态时，表示主电源仍提供至组件。当组件的电源状态于D3cold状态，若有辅助电源(auxiliary power)提供给组件，则组件之间的链接对应至链接电源状态L2；若无电源提供给组件，则组件之间的链接对应至链接电源状态L3。组件电源状态D3hot对应至链接电源状态L1或L2/L3准备。
链接电源状态L0为组件之间的链接于正常工作状态的电源状态。链接电源状态L0s于组件之间的链接传输数据时，若有短暂的数据传输的闲置时段，可进入链接电源状态L0s以减少功率的耗损。
组件之间的链接于链接电源状态L1时，组件于暂停无工作要求的状态下，而会减低组件之间的链接电力的需求。此时，并无时钟信号的触发，及锁相回路电路(Phase Locked Loop，PLL)亦暂停使用。
链接电源状态L2与L3为关机状态，差别在于链接电源状态L2有辅助电源的存在，而链接电源状态L3无辅助电源。
在PCI Express的规格下，有硬件机制的主动状态电源管理(ActiveState Power Management，ASPM)以处理链接电源状态L0s进入链接电源状态L1的换转。
此外，PCI Express也有软件控制的电源管理机制(programmed PowerManagement，PPM)。但利用软件使上游组件与下游组件之间的链接于链接电源状态L0转变为链接电源状态L1时，上游组件发出命令使下游组件进入非组件电源状态D0的电源状态，却往往容易因为信号传递不良，而发生系统死机的情况。
发明内容
本发明提供一种PCI Express链接电源管理系统及其链接电源状态转换方法，使组件之间的链接进入链接电源状态L1而可节电，且避免造成系统死机。
本发明提供一种链接电源状态转换方法，用于一链接，该链接连接到一上游组件及一下游组件之间，该上游组件以及该下游组件分别包含有：一交易层，一数据链接层，以及一实体层，该方法包括：
该上游组件输出一配置要求至该下游组件，以改变该下游组件的组件电源状态，其中该链接于一第一链接电源状态；
该下游组件对应该配置要求输出一电源送入信号至该上游组件；
该上游组件对应该电源送入信号输出一电源要求响应信号至该下游组件并开始计数时间；以及
若该上游组件计数结束，该链接尚未进入电气闲置，则使得该下游组件再次输出该电源送入信号至该上游组件，
其中该配置要求为交易层包，该电源送入信号为数据链接层包，而该电源要求响应信号为数据链接层包。
本发明还提供一种链接电源管理系统，包括：
一上游组件，输出一配置要求至下游组件，以改变该下游组件的组件电源状态；
一下游组件，接收该配置要求后，输出一电源送入信号至该上游组件；以及
一链接，连接到该上游组件与该下游组件之间，该上游组件与该下游组件通过该链接相互传输数据，该上游组件输出该配置要求时，该链接于一第一链接电源状态以正常传输数据；
其中，该上游组件设置有一计数时间，当该上游组件对应该电源送入信号而输出一电源要求响应信号至该下游组件后，则开始计数，若该上游组件计数结束时，该链接尚未进入电气闲置，则该下游组件再次输出该电源送入信号至该上游组件，
其中该上游组件以及该下游组件分别包含有：一交易层，一数据链接层，以及一实体层，
其中该配置要求为交易层包，该电源送入信号为数据链接层包，该电源要求响应信号为数据链接层包。
本发明提出一种PCI Express的链接电源状态转换方法，用于一上游组件及一下游组件之间的链接，上游组件及下游组件各自包括一交易层，一数据链接层及一实体层。首先，上游组件输出一配置要求至下游组件，以改变下游组件的组件电源状态。接着，下游组件输出一电源送入信号至上游组件。之后，上游组件对应电源送入信号输出一电源要求响应信号至下游组件，并开始计数。若上游组件计数结束后，链接尚未进入电气闲置，则下游组件再次输出电源送入信号。
本发明提出一种PCI Express链接电源管理系统。PCI Express链接电源管理系统包括上游组件、下游组件及链接。上游组件输出配置要求至下游组件，以改变下游组件的组件电源状态。下游组件接收配置要求后，输出电源送入信号至上游组件。上游组件对应电源送入信号输出电源要求响应信号至下游组件并开始计数。链接电连接到上游组件与下游组件之间，上游组件与下游组件通过链接相互传输数据。若上游组件计数结束，链接尚未进入电气闲置，则下游组件输出电源送入信号至上游组件。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1表示图于依本发明提出较佳实施例的PCI Express链接电源状态转换系统的方块图。
图2表示依照本发明一较佳实施例的PCI Express链接电源状态转换方法流程图。
主要组件符号说明
110：上游组件
120：下游组件
111、121：交易层
112、122：数据链接层
113、123：实体层
130：链接
具体实施方式
请参照图1，其表示依照本发明一较佳实施例的PCI Express链接电源状态转换系统的方块图。
本发明PCI Express的链接电源状态转换系统包含有：一上游组件110，一下游组件120，以及一链接130。其中链接130电连接到上游组件110与下游组件130之间。
上游组件110包括有：交易层111(Transaction Layer，TL)、数据链接层112(Data Link Layer，DLL)及实体层113(Physical Layer，PHY)。
交易层111产生数据包(data packet)至数据链接层112，或接收数据链接层112传输而来的数据包，亦管理与组件之间的流量控制(flow control)。而交易层接收或产生的数据包称为交易层包(Transaction Layer Packets，TLPs)。
数据链接层112与实体层113之间传输的数据包为数据链接层包(DataLink Layer Packets，DLLPs)。数据链接层112接收数据链接层包后提供交易层包至交易层111，或接收交易层111输出的交易层包以输出数据链接层包至实体层113。而数据链接层在做以上操作时，更可检错以稳定传输包。
实体层113负责在上游组件110与下游组件120之间的链接(Link)传送包。实体层113自下游组件120接收包后，转为数据链接层包输至数据链接层112。实体层113亦接收数据链接层112的数据链接层包后，通过与下游组件120的链接传送包至组件120。
而下游组件120与上游组件110很类似，包括有：交易层121、数据链接层122及实体层123。各层的操作亦如上述，于此不再重述。
请参照图2，其表示依照本发明一较佳实施例的PCI Express链接电源状态转换方法流程图200。
首先，上游组件110的电源管理输出一配置要求至下游组件120(步骤202)，以改变下游组件120的组件电源状态，例如为组件电源状态D1、D2或D3hot。此时，上游组件110与下游组件120之间的链接130于第一链接电源状态。
其中第一链接电源状态为一正常工作状态，例如为链接电源状态L0。配置要求(configuration request)为交易层包。上游组件110例如为根联合体(Root Complex)。下游组件120为端点(Endpoint)，例如为显示卡。
接着，下游组件120对应上游组件110的配置要求(configurationrequest)，暂停产生交易层包TLP(步骤210)。之后，下游组件120等待并接收上游组件110对于下游组件120之前所制造的交易层包所产生的响应信号(步骤211)。接着，下游组件120停止产生除了一电源送入信号PM_Enter_L1的数据链接层包之外的其它数据链接层包DLLP(步骤212)。之后，下游组件120输出电源送入信号PM_Enter_L1至上游组件110(步骤213)。而后，下游组件120则检测是否收到响应要求PM_Request_Ack信号(步骤214)。
其中响应要求PM_Request_Ack信号是由上游组件110所发出告知收到电源送入信号PM_Enter_L1的响应信号。
接着，上游组件110判断是否收到电源送入信号PM_Enter_L1(步骤203)。当上游组件110收到电源送入信号PM_Enter_L1后，上游组件110停止产生交易层包TLP(步骤204)。之后上游组件110等待接收其之前产生的交易层包的响应信号(步骤205)。接着，上游组件110停止产生除了电源要求响应信号PM_Request_Ack之外的数据链接层包DLLP(步骤206)。
之后，上游组件110输出电源要求响应信号PM_Request_Ack至下游组件120(步骤207)并开始计数时间。当下游组件120收到电源要求响应信号PM_Request_Ack后，则使得链接130进入电气闲置(Electrical Idle)(步骤215)。
当计数时间计数结束前，链接130已经进入电气闲置，则实体层的操作会停止，因此数据传输也会停止，使得链接130进入一第二链接电源状态(步骤209)。若计数时间计数结束后，链接130尚未进入电气闲置，则使得下游组件120再次发送电源送入信号PM_Enter_L1(回到步骤213)。其中第二链接状态例如为L1链接电源状态。
由上述说明可以得知，在本发明中，下游组件120会一直输出电源送入信号PM_Enter_L1到上游组件110中，直到下游组件120收到电源要求响应信号PM_Request_Ack信号为止。
由上述说明可以得知，若下游组件120确实接收到上游组件110输出的电源要求响应信号PM_Request_Ack，使链接130进入电气闲置。若下游组件120未收到电源要求响应信号PM_Request_Ack，则无法使链接130进入电气闲置。
本发明于上游组件110端加入一计数时间，当上游组件110输出电源要求响应信号PM_Request_Ack后就开始计数，如果在计数结束后，下游组件120并未收到电源要求响应信号PM_Request_Ack，则使得下游组件再次输出电源送入信号PM_Enter_L1，如此可避免系统一直等待电源要求响应信号PM_Request_Ack而造成的死机。
由上述的说明可以得知，利用本发明可以避免上游组件110未收到电源送入信号PM_Enter_L1或者下游组件120未收到电源要求响应信号PM_Request_Ack而使得系统过度等待的情形发生。
于步骤207中，电气闲置的计数时间为可编程的。本发明中，计数时间可设置为32个周期、64个周期或持续等待电气闲置。
本发明上述实施例所公开的PCI Express链接电源状态转换系统及其链接电源状态转换方法，于改变链接电源状态时，以计数的方式使组件之间的链接确实进入链接电源状态L1，如此可达到节电的目的之外，更可避免转换电源状态而造成系统死机。
综上所述，本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种链接电源状态转换方法，用于一链接，该链接连接到一上游组件及一下游组件之间，该上游组件以及该下游组件分别包含有：一交易层，一数据链接层，以及一实体层，该方法包括：
该上游组件输出一配置要求至该下游组件，以改变该下游组件的组件电源状态，其中该链接于一第一链接电源状态；
该下游组件对应该配置要求输出一电源送入信号至该上游组件；
该上游组件对应该电源送入信号输出一电源要求响应信号至该下游组件并开始计数时间；以及
若该上游组件计数结束，该链接尚未进入电气闲置，则使得该下游组件再次输出该电源送入信号至该上游组件，
其中该配置要求为交易层包，该电源送入信号为数据链接层包，而该电源要求响应信号为数据链接层包。
2.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中还包括：
该下游组件对应该上游组件的该配置要求，暂停产生交易层包；
该下游组件等待接收该上游组件对于该下游组件之前产生的交易层包所产生的该电源要求响应信号；以及
该下游组件停止产生除了电源送入信号之外的其它数据链接层包。
3.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中还包括：
该上游组件接收该电源送入信号后，停止产生交易层包；
该上游组件等待接收该下游组件对于该上游组件之前产生的交易层包的一响应信号；及
该上游组件停止产生除了电源要求响应信号之外的数据链接层包。
4.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中该第一链接电源状态为链接电源状态L0，即组件之间的链接处于正常工作状态的电源状态。
5.如权利要求1所述的电源状态转换方法，还包括：
若该上游组件计数结束前，该链接进入电气闲置，则该上游组件停止数据传输，使该链接进入一第二链接电源状态。
6.如权利要求5所述的电源状态转换方法，其中该第二链接电源状态为链接电源状态L1，即组件处于暂停无工作要求的状态。
7.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中该计数时间为32个周期、64个周期或持续等待该电源要求响应信号的时间。
8.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中该方法应用于一高速外围部件互连接口链接中。
9.一种链接电源管理系统，包括：
一上游组件，输出一配置要求至下游组件，以改变该下游组件的组件电源状态；
该下游组件，接收该配置要求后，输出一电源送入信号至该上游组件；以及
一链接，连接到该上游组件与该下游组件之间，该上游组件与该下游组件通过该链接相互传输数据，该上游组件输出该配置要求时，该链接于一第一链接电源状态以正常传输数据；
其中，该上游组件设置有一计数时间，当该上游组件对应该电源送入信号而输出一电源要求响应信号至该下游组件后，则开始计数，若该上游组件计数结束时，该链接尚未进入电气闲置，则该下游组件再次输出该电源送入信号至该上游组件，其中该上游组件以及该下游组件分别包含有：一交易层，一数据链接层，以及一实体层，
其中该配置要求为交易层包，该电源送入信号为数据链接层包，该电源要求响应信号为数据链接层包。
10.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中当该下游组件收到该配置要求，该下游组件的交易层停止产生交易层包；该下游组件等待接收该上游组件对于该下游组件之前产生的交易层包所产生的该电源要求响应信号；该下游组件的数据链接层停止产生除了电源送入信号之外的其它数据链接层包。
11.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中当该上游组件收到该电源送入信号，该上游组件的交易层停止产生交易层包；该上游组件等待接收该下游组件对于该上游组件之前产生的交易层包的一响应信号；该上游组件的数据链接层停止产生除了电源要求响应信号之外的数据链接层包。
12.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中该第一链接电源状态为链接电源状态L0，即组件之间的链接处于正常工作状态的电源状态。
13.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中若该上游组件计数结束前，该链接进入电气闲置，则该上游组件停止数据传输，并使得该链接进入一第二链接电源状态以停止数据传输。
14.如权利要求13所述的链接电源管理系统，其中该第二链接电源状态为链接电源状态L1，即组件处于暂停无工作要求的状态。
15.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中该上游组件为一根联合体，该下游组件为一端点。
16.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中该计数时间为32个周期、64个周期或持续等待该电源要求响应信号的时间。
17.如权利要求9所述的链接电源管理系统，其中该系统为高速外围部件互连接口链接系统。
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