CN1763694A - 周边装置互连高速链接电源状态转换系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

周边装置互连高速(PCI Express)链接电源状态转换系统及其方法。周边装置互连高速链接电源状态转换系统包括上游组件、下游组件及一链接(Link)。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，链接是于一第一链接状态。之后，下游组件输出一电源进入讯号至上游组件并开始计数。之后，若下游组件计数结束，仍未接收到上游组件对应电源进入讯号输出的一电源要求响应讯号，使得链接进入一回复状态后回到第一链接状态，并使得下游组件再次输出电源进入讯号。

Description

周边装置互连高速链接电源 状态转换系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种电源状态转换系统及其方法，特别是涉及一种PCIExpress(周边装置互连高速)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周边装置互连接接口(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频宽，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，还可藉扩增通道(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)，是定义组件于各个情况下的电源状态，称为组件电源状态(devicepower states，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 powe rstates，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(Full-On)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D2较D0与D1节省电力，但保持较少组件的状态。组件电源状态D1较D2节省电力，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(Off)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 ready。
链接电源状态L0是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，并无时钟讯号的触发，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)。但利用软件控制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，却往往容易因为讯号传递不良，使得上游组件与下游组件同时在等待对方的响应，而使其之间链接无法顺利进入链接电源状态L1，进而发生系统死机的情况。
发明内容
本发明在提供一种PCI Expres s链接电源状态转换系统及其方法，使组件之间的链接进入链接电源状态L1而可节省电力，且避免造成系统死机。
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一链接(Link)。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，链接于一第一链接状态。之后，下游组件输出一电源进入讯号至上游元并开始计数。若计数结束，仍未接收到一电源要求响应讯号，则使链接进入一回复状态后再回到第一链接状态，之后，下游组件再次输出电源进入讯号。
本发明还提出一种PCI Express链接电源状态转换系统，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，输出一电源进入讯号至上游组件，并开始计数。链接连结于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。其中，若计数结束后，下游组件仍未接收到一电源要求响应讯号，则使链接进入一回复状态后再回到第一链接状态，之后，下游组件再次输出电源进入讯号至上游组件，并重新开始计数。其中当上游组件输出配置要求时，链接于第一链接电源状态以正常传输数据。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1示出了根据本发明提出的较佳实施例的PCI Express链接电源状态转换系统的方块图。
图2示出了根据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
附图符号说明
110：上游组件
120：下游组件
111、121：交易层
112、122：数据链结层
113、123：实体层
130：链接
具体实施方式
请参照图1，其示出了根据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电连结于上游组件110与下游组件130之间。
上游组件110包括交易层111(Transaction Layer，TL)、数据链结层112(Data Link Layer，DLL)及实体层113(Physical Layer，PHY)。
交易层111产生数据包(data packet)至数据链结层112，或接收数据链结层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)。
数据链结层112与实体层113之间传输的数据包，以及与交易层111之间传输数据包。数据链结层112接收数据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包至实体层113。而数据链结层在做以上操作时，还可检测以稳定传输数据包。数据链结层112与实体层113之间传输的数据包为数据链结层包(Data Link Layer Packets，DLLPs)。
实体层113负责在组件110与组件120之间的链接(Link)传送包。实体层113自组件120接收包后，转为数据链结层包输至数据链结层112。实体层113亦接收数据链结层112的数据链结层包后，通过与组件120的链接传送包至组件120。
而下游组件120包括交易层121、数据链结层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，其示出了根据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(configurationrequest)至下游组件120，以改变下游组件120的组件电源状态(步骤202)。例如改变为组件电源状态D1、D2或D3hot。
此时，上游组件110与下游组件120之间的链接130是于第一链接电源状态，其中第一链接电源状态例如为链接电源状态L0。当在第一链接电源状态时，可正常传输数据。其中配置要求(configuration request)为交易层包。上游组件110例如为根联合体(Root Complex)，而下游组件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讯号(步骤211)。接着，下游组件120停止产生除了PM_Enter_L1数据链结层包的外的数据链结层包DLLP(步骤212)。之后，下游组件120输出电源进入讯号PM_Enter_L1至上游组件110并开始计数时间(步骤213)。之后，下游组件120检测是否收到响应要求讯号电源要求响应讯号PM_Request_Ack(步骤214)。其中电源要求响应讯号PM_Request_Ack，是由上游组件110所发出告知收到电源进入讯号PM_Enter_L1的响应讯号。
接着，上游组件110判断是否收到电源进入讯号PM_Enter_L1(步骤203)。当上游组件110收到电源进入讯号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讯号(步骤205)。接着，上游组件110停止产生除了电源要求响应讯号PM_Request_Ack的外的数据链结层包DLLP(步骤206)。
之后，上游组件110输出电源要求响应讯号PM_Request_Ack至下游组件120(步骤207)。
当下游组件120输出电源进入讯号PM_Enter_L1后就会开始计数时间(如上述步骤213)。如果在计数结束前，下游组件120收到由上游组件110所输出的电源要求响应讯号PM_Request_Ack，则使得链接130进入电气闲置(步骤215)。当上游组件110判断链接130进入电气闲置的状态后(步骤208)，接着使得链接130进入一第二链接电源状态(步骤209)。其中第二链接电源状态例如为L1。最后，下游组件120于链接130已改变链接电源状态后，亦进入组件电源状态D1、D2或D3hot(图中未显示)。
反之，如果在计数结束后，下游组件120没有收到由上游组件110所输出的电源要求响应讯号PM_Request_Ack，则使得链接130进入回复状态(Recovery state)(步骤216)。接着，再回到第一链接电源状态(例如L0state)(步骤217)。之后，下游组件120会再次输出电源进入讯号PM_Enter_L1至上游组件110并重新开始计数时间(回到步骤213)
其中链接130从链接电源状态L1转换至回复状态的操作，称为触发再训练(trigger retrain)。
由上述说明可以得知，在本发明中，下游组件120会一直输出电源进入讯号PM_Enter_L1到上游组件110中，直到下游组件120收到电源要求响应讯号PM_Request_Ack讯号为止。
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讯号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讯号PM_Request_Ack，则使得链接130进入回复状态在回到第一链接电源状态(例如L0 state)。
本发明于下游组件120端加入一计数时间，当下游组件120输出电源进入讯号PM_Enter_L1后就开始计数，如果在计数结束后，下游组件120并未收到上游组件110输出的电源要求响应讯号PM_Request_Ack，则使得链接进入回复状态之后再回到第一链接电源状态，如此可避免系统一直等待电源要求响应讯号PM_Request_Ack而造成的当机。
由上述的说明可以得知，利用本发明可以避免上游组件110未收到电源进入讯号PM_Enter_L1或者下游组件120未收到电源要求响应讯号PM_Request_Ack而使得系统过度等待的情形发生。
于步骤213中，计数时间为可程序的。本发明中，计数时间可设置为32个周期、64个周期或等待电源要求响应讯号。
本发明上述实施例所揭露的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下一链接电源状态，如此可达到原本节省电力的目的之外，还可解决原始设计的弊病以避免转换电源状态而造成系统死机。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围之前提下可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (21)

1.一种周边装置互连高速的链接电源状态转换方法，用于一链接，该链接连结于一上游组件及一下游组件之间，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，该链接是于一第一链接状态；以及
该下游组件输出一电源进入讯号至该上游组件并开始计数一计数时间；
其中若该下游组件计数结束后，仍未接收到一电源要求响应讯号，则使得该链接进入一回复状态。
2.如权利要求1所述的电源状态转换方法，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之前产生的交易层包的一响应讯号；以及
该下游组件停止产生数据链结层包。
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进入讯号后，停止产生交易层包；
该上游组件等待接收该下游组件之前产生的交易层包的一响应讯号；以及
该上游组件停止产生数据链结层包。
4.如权利要求3所述的电源状态转换方法，其中还包含该上游组件对应该电源进入讯号输出该电源要求响应讯号至该下游组件。
5.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中还包含该链接进入该回复状态后再进入该第一链接电源状态。
6.如权利要求5所述的电源状态转换方法，其中还包含该链接进入该第一链接电源状态后，该下游组件再次输出该电源进入讯号至该上游组件并重新计数。
7.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中还包括若该下游组件于计数时间结束前，接收到该电源要求响应讯号，则使得该链接进入电气闲置。
8.如权利要求7所述的电源状态转换方法，其中还包括当该链接进入电气闲置后，停止数据传输并使该链接进入一第二链接电源状态。
9.如权利要求8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。
10.如权利要求1所述的电源状态转换方法，其中该配置要求为交易层包，该电源进入讯号为数据链结层包，而该电源要求响应讯号为数据链结层包。
11.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。
12.一种周边装置互连高速链接电源状态转换系统，包括：
一上游组件，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；
一下游组件，接收该配置要求后，输出一电源进入讯号至该上游组件；以及
一链接，连结于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，该链接是于一第一链接电源状态以正常传输数据；
其中，该下游组件设有一计数时间，当输出该电源进入讯号至该上游组件时开始计数，若计数结束后，该下游组件仍未接收到一电源要求响应讯号，则使得该链接进入一回复状态。
13.如权利要求12所述的链接电源管理系统，其中该上游组件以及该下游组件分别包含有：一交易层，一数据链结层，以及一实体层。
14.如权利要求13所述的系统，其中该配置要求为交易层包，该电源进入讯号为数据链结层包，而该电源要求响应讯号为数据链结层包。
15.如权利要求13所述的系统，其中当该下游组件收到该配置要求，该交易层停止产生交易层包，该数据链结层停止产生数据链结层包。
16.如权利要求13所述的系统，其中当该上游组件收到该电源进入讯号后，该交易层停止产生交易层包，该数据链结层停止产生数据链结层包。
17.如权利要求13所述的系统，其中当该上游组件收到该电源进入讯号后，该上游组件输出该电源要求响应讯号至该下游组件。
18.如权利要求12所述的系统，其中当该链接进入该回复状态后再使得该链接进入该第一链接电源状态，之后使得该下游组件再次输出该电源进入讯号至该上游组件并重新计数。
19.如权利要求12所述的系统，其中该第一链接电源状态为链接电源状态L0。
20.如权利要求12所述的系统，其中若计数结束前，该下游组件接收到该电源要求响应讯号，则使得该链接进入电气闲置状态，之后停止数据的传输，并使得链接进入一第二链接电源状态。
21.如权利要求20所述的系统，其中该第二链接电源状态为L1。
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