TWI308695B - Data transition system and method of transitioning link power state thereof - Google Patents

Description

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S達編號：TW2352PA 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電源狀態轉換方法，且特別是有 關於一種PC I Express之電源狀態轉換方法。 【先前技術】 隨著時間的巨輪不斷向前邁進，在個人電腦原為主流 φ 的周邊零件連接介面（Peripheral Component Interconnect，PCI)，在未來的處理器與輸出/輸入元件 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台的 標準區域輸入/輸出匯流排。其最大特色係為效能的提 升’單向傳輸速率即可達2. 5GHz，更可藉擴增通道（lane) 增加傳輸速率’例如使用4通道即可使傳輸速度提升4倍。 尚級配置與電源介面（Advanced Configuration and • p〇wer Interface，ACPI)，係定義元件於各個情況下之電 源狀稱為元件電源狀態（device power states， D-states)。而pci Express更進一步的定義元件間之鏈 接之電源狀態’稱為鏈接電源狀態（1 ink p0wer states， L-states)。且各個鏈接電源狀態與元件電源狀態亦有相 對應之關係。 元件電源狀態DO (Fu 11 -On)係表示元件係於正常工作 的狀悲下。元件於元件電源狀態D〇時’此時元件之間之 鏈結係處於鏈接電源狀態L0、LOs或L1。 6 1308695

♦ 三k編號：TW2352PA 元件電源狀怨D1及D 2並未明顯地定義出，但概括而 言，元件電源狀態D2較DO與D1節省電力，但保持較少 元件的狀態。元件電源狀態D1較D2節省電力，但可保持 更多元件的狀態。元件電源狀態D1及D2係對應至鏈接電 源狀態L1。 元件電源狀態D3(0ff)表示關機狀態，包括有])3c〇id 與D3hot狀態。當元件於D3cold狀態時，表示主電源未 提供至元件。當元件於D3hot狀態時，表示主電源提供至 元件。當元件之電源狀態係於D3cold狀態，若有辅助電 源（auxiliary power)提供給元件，則元件之間之鏈結係 對應至鏈接電源狀態L2 ;若無電源提供給元件，則元件 間之鏈結係對應至鏈接電源狀態L3。元件電源狀態 係對應至鏈結電源狀態L1。 鍵接電源狀態L0係元件之間之鍵接於正常工作狀態 之電源狀態。鏈接電源狀態LQs係於元件 輸 資料時，若有短暫的資料傳輸的閒置時段鍵= 源狀態LOs以減少功率的耗損。 迟进按电 7L件之間之鏈接於鏈接電源狀能 停無工作要求的狀態下，而會減低^ f ’70件係於暫 需求。此時，並無時脈訊號之觸發-^間之鏈接電力的 Locked Loop，PLL)亦暫停使用。、目迴路電路（Phase 鏈接電源狀態L2與 電源狀態L2有辅助電源的存在， 〜、差別在於鏈接 助電源。 鍵接電源狀態L3無輔 1308695

三達編號：TW2352PA 然而，鏈結在較省電之鏈接 源狀態L1時，上游元件為了傳$ ^，歹’如為鏈接電 丨卞句ί傳輸一資料至 結會回到正常傳輸之鏈接電源狀態L0以傳輪上=料鏈 在傳輸過程結束後，鏈結會回到省電之鍵m’ 過程中’資料之傳輪錯誤而易造成鏈結反覆= 狀態，嚴重甚至導致系統當機。 賜換私源 【發明内容】 〜有鑑於此，本發明提供資料傳輪系統及其鍵 悲轉換方法’使轉換鏈結電源狀態時，可避免資料之傳 錯誤，而造成鏈結反覆轉換雷 、"專輸 太發…』 恶，進而造成系統當機。 柄明^出-種鏈結電源狀態轉 兀件與一下游元件之間之一鏈社，用於上游 透過鏈結相互傳輸資料，物於 ，首先，使鏈結進入—第二 包。接著，上游元件透過鏈結傳輪-資料封 時。接著兀m下游元件接收資料封包後開始計 件=游7°件輸出資料封包之—回應封包至上游元 游-Γ下游几件計時結束後輸出一電源進入訊號至上 游几件，使鍵結回到第-鏈結電源狀態。 —、、本發明另提出—種#料傳輸线，包括—上游元件、 互:二::及::結。上游元件與下游元件係透過鏈結相 傳輪科’鏈結係於—第一鏈結電源狀態而無法傳輪資 —。則鏈結進入—第二鏈結電源狀態以正常傳輸資料，則 1308695

' 三達編號：TW2352PA 上游元件透過鏈結傳輸資料封包至下游元件。之後，下游 元件接收資料封包後開始計時後，下游元件輸出資料封包 之一回應封包至上游元件，下游元件計時結束後輸出一電 源進入訊號至上游元件，使鏈結回到第一鏈結電源狀態。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 【實施方式】 請參照第1圖，其繪示係依照本發明一較佳實施例的 資料傳輸系統之方塊圖。資料傳輸系統於本實例為PCI Express資料傳輪系統，包括有：上游元件ι10，下游元 件120以及連接上下游元件之鏈結130。 上游元件110包括：交易層lll(TransactionLayer， TL)、資料鏈結層ii2(Data Link Layer，DLL)及實體層 • 113(physical Layer ’ PHY)。而下游元件120同樣也包括： 交易層121、資料鏈結層122及實體層123。 /、中上游元件例如為一根聯合體c〇mplex，RC)， 而下^元件例如為一週邊（End p0lnt，EP)。 父易層HI及121係分別產生資料封包（data packet) 至貝料鏈結;I 112及122，或分別接收資料鏈結層112及 122傳輸而來之貧料封包，同時也管理與元件之間的流量 控制（fl0WC0ntr0l)°而交易層111及121接收或產生之 負料封包稱為父易層封包（Transacti〇n Layer Packets， 9 ⑧ 1308695 < ·

三達編號：TW2352PA TLPs)。 資料鏈結層112及122分別與實體層113及123以及 與交易層111及121之間傳輸資料封包。

資料鏈結層112及122接收資料封包後分別提供交易 層封包TLP至父易層Π1及121，或分別接收交易層【η 及121輸出之交易層封包TLP以分別輸出資料封包至實體 層113及123。而資料鏈結層ι12及122在做以上動作時， 更可偵錯以穩定傳輸資料封包。 資料鏈結層112與實體層113之間傳輸之資料封包係 為資料鏈結層封包（Data Link Layer Packets，DLLPs)。 實體層113、123負責在元件110與元件12〇之間的 鏈結（Link) 130傳送封包。 實體層113自元件120接收封包後，係轉為資料鍵结 層封包DLLP輸至資料鏈結層112。實體層113亦接收資料 鏈結層112之資料鏈結層封& DLLp後，透過與元件 之鏈結130傳送封包至元件12〇。同理，實體層123自元 件110接㈣包彳纟，轉為#騎結層封包·p輸至 料鏈結層122。實體層123亦接收資料鏈結層122之資料 ^結層封包DLLP後，透過與元件m之鏈結丨送 包至元件110。 ^參照第2目，騎示依照本發明—較佳實施例的 =Express鏈結電源狀態轉換方法之流程圖。此方法用 於一上游元件110鱼一 (Unk)130〇 〜下^件120之間之鏈結 1308695 t

三―編號：TW2352PA 本發明提出-種當系統在非工作電源狀態下時 鏈結電源狀態及傳輸資料的裝置與方法。於本實施、 ^元件120係於非第—元件電源狀態（其中第—元 ^大態例如為it件電源狀態DG)。假設鏈結13()之初 ^源狀態為第—鍵結電源狀態（例如：u)下而無法傳輪 鏈結電源狀態L1下，資料封包是無法透過鏈 二〇，的。因此必須先改變鏈結13〇之鏈結電源狀態 電源= 傳Γ細一第二鏈結電源狀態，例如為鏈結 、“狀悲L0，如步驟21所示。之後，如步驟22所 ，件110透過鏈結130輸出一資料封包(例如為 曰封包）至下游元件12{)，其中資料封包為—交易層， 用以改變下游元件12〇之元件電源狀態之命令，或曰二 游元件12〇之元件電源狀態之命令。接著，如步驟a = 不，下游兀件220接收到上述資料封包後開始 =示游元請對應資料封包，輸出-丄 110。接著，如步驟25所示，下游元件12〇 1=結束，並輸出—電源進人封包PM-Enter-Li (例如為-^摘結層封包DLLP)至上游元件110。之後，如步驟邡 不，上游元件丨10輸出一電源要求回應 PM—Request Ack。最徭，士口 牛醉 97 娇- ^ 接收雷、、^:、 所不’下游元件⑽ "、要求回應封包PM—Request—Ack後，鏈結ι3〇 入第—鏈結電源狀態（例如L0)。 … 於步驟23至25，下游元件220計時結束之標準，例 11 ⑧ 1308695

' 三k編號：TW2352PA 如有：立即結束計時、（lCfgW+10週期）、（32QW TLP + lCfgW+10 週期）或是（2*32QW TLP + lCfgW+10 週期）。 於此CfgW為資料封包傳輸之時間。 舉例而言，C f gW例如為一個交易層封包自上游元件之 交易層傳輸至下游元件之交易層所需時間；10週期表示下 游元件處理交易層封包所需之時間；而QW TLP則表示交 易層封包TLP的資料長度為多少QW(例如：1QW TLP即表 I 示此TLP的資料長度為1QW，而1QW為8bytes，所以32QW TLP 即表示 256 bytes 的 TLP )。 計時結束的主要目的係使得回應封包可早於電源進 入訊號PM_Enter_Ll輸出至上游元件110,使上游元件110 確實得到回應封包後，才接收電源進入訊號 PM_Enter_Ll，而後再進行使鏈結130回到第一鏈結電源 狀態（例如Π)的程序。 請參照第3圖，其繪示係為鏈結130於第一鏈結電 φ 源狀態（例如：L1)與第二鏈結電源狀態（例如：L0)轉換時 之相關波形圖。 假設下游元件120的初始元件電源狀態為第一元件電 源狀態（例如D0)，鏈結的電源狀態為L0，當系統閒至一 段時間後，下游元件120會於時間點tl時進入了第二元 件電源狀態（例如：D1)。在進入第二元件電源狀態的同時 發出PM_Enter_Ll之資料封包至上游元件110。於時間點 t2時，下游元件220收到PM_Request_Ack的資料封包後， 鍵結13 0進入鍵結電源狀態L1。 12 1308695

‘ 三達編號：TW2352PA 而後，以下的過程即對應至第2圖之流程圖。時間點 t2後，下游元件120保持為第二元件電源狀態D1，鏈結 130為鏈結電源狀態L1而無法傳輸資料封包，即如上述第 2圖所述於初始時之各電源狀態。 若鏈結130於鏈結電源狀態L1欲傳輸資料封包，則 必需先轉換鏈結的電源狀態到可傳輸資料封包之鏈結電 源狀態L0。資料封包於時間點t3開始傳輸，當下游元件 I 120接收到資料封包後，開始計時，並經處理後會輸出回 應封包。而後，下游元件120於時間點t4計時結束，才 輸出PM_Enter_Ll的資料封包。下游元件120自時間點t5 接收PM_Request_Ack之資料封包，才會使鏈結130再回 到鏈結電源狀態L1。 本發明上述實施例所揭露之PC I Express資料傳輸系 統及其鏈結電源狀態轉換方法，可使得在鏈結自無法傳輸 資料封包之電源狀態轉換至可傳輸資料封包之電源狀 φ 態，再轉換回來時，可避免資料之傳輸錯誤，而造成鏈結 反覆轉換電源狀態，進而造成系統當機。且亦可達到原設 計上省電之目的。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離 本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。 13 1308695

' 三達編號：丁 W2352PA

f圖式簡單說明J 第]圖繪示係依本發明一較佳實施例的資料傳輸系 統之方塊圖 μ 第2圖緣示係依本發明一較佳實施例的pci 鏈結電源狀態轉換方法之流程圖。 第3圖％示係為鏈結於第一鍵結電源狀態與第二鏈 結電源狀態轉換時之相關波形圖。 【主要元件符號說明】 110 :上游元件 120 :下游元件 111、 121 :交易層 112、 122 I資料鏈結層 Π3、123 :實體層

Claims (1)

1308695 ： TW2352PA 十、申請專利範圍·· L 一種鏈結電源轉換的方法，用於 — 以及—下游元件間之―鍵結的電:游疋件 始，源狀態為—第一鏈結電源狀態，該;:鏈::初 正吊工作下的元件電源狀態，該方法包括有.70為非 使得該鏈結由該第一鏈結電源狀態進入 電源狀態； 弟一鍵結 "亥上游元件發出一資料封包； c收到該資料封包後開始計時—計時時間. 邊下游7〇件回應該資料封包 ， 游元件； . 1出口應封包至該上 當計時結束，該下游元件發出 件；以及 電源進入封包至該上游元 該上游元件回應該電源進 應，該鍵結回到該第一鍵結電源：。電源要未回 法，其中範圍$1項之鏈結電源轉換方 及該電源要東回庙0;、、—父易層封包’該電源進入封包以 '、，回應封包分別為一資料鏈結層封包。 法，其中利申請範圍g 1項之鍵結電源轉換方 1 〇個週期：㈣間至少為-個資料封包傳輸的時間加上 法，上中二„利申請範圍* 1項之鏈結電源轉換方 時間。…日寸時間更包含傳送至少32QW交易層封包的 15 1308695 :達編號：TW2352PA 、5.如申請專利申請範圍第工項之鍵 法，其中該計時時間使得該回應封包 μ、 傳送至該上游元件。 干於4以原進入封包 、6. %申料利申請範圍第丨項之鏈 法’其中該第-鏈結電源狀態為益 Λ、轉換方 結電源狀態U。 去傳蝴料封包之鏈 7·如申請專利申請範圍第丨項之 + . 法，其中該第二鏈、纟士雷调貼炉盔)、、、、口电源轉換方 電源狀態L0。 〃資料封包之鏈結 8.如申請專利申請範圍第丨項 法，其中該上游元件A . ^ 、鏈m電源轉換方 9·如申請專利申請範圍第2項 ^為週邊。 法，其中該鏈杜雷、鏈、、、°電源轉換方 結中。H原轉換的方法可用於-⑽如咖鏈 10. —種資料傳輸系統，包栝有： 二上游元件，用以發出-資料封包； 封包後開始計時 封包至該上游元件；以及 ’、、/貝料封包發出一回應 -鏈結’用以連結該上 傳輸； 件以及邊下游元件之資料 至該^時結束時，該下游元件發出一電源進入封勺 、只上斿兀件，而該計時時 电源進入封包 進入封包傳送至該上游元件。奸~回應封包早於該電源 26 1308695 I 扁號：TW2352PA :L如申請專裡範圍第1〇項之資料傳輸系統 初始㈣狀態為無法傳送該資料封包之鍵結電 12.二中請專裡範圍第u項之資料傳輪系統， 虽傳廷该資料封包前，先使得該 二中 包之鏈結電源狀態L0。 了傳时貧料封 請專裡範圍第12項之資料傳輸,、統， c件回應該電源進入封包發出一電源要求回二 ^ 件’使得該鏈結關無法傳送該資料封包之 鏈結電源狀態L1。 丨·^了巴之 二4::申請專裡範圍第1〇項之資料傳輸系統 0 =件的初始電源狀態為非正常工作元件電源狀能。 該次請專t範圍第1G項之資料傳輸系統，射 〆貝枓封匕用以改變或讀取該下游元件之電源狀，能。 16.如申請專裡範圍第1〇項之資料輪=。 丨：計時時間至少為-個資料封包傳輸的時間二I: 料二如申請專裡範圍第16項之資料傳輸系統，並中 …十㊇間更包含傳送至少_交易層封包的時間。 申請專裡範圍第1〇項之資料傳輸系統，其中 〜f專輸系統為—pCI Express傳輸系統。 八 以及19下:種：結資料傳輸的方法，用於連結-上游元件 IS件間之一鏈結的資料傳輪，其令該鏈結之初 …、…原狀悲為無法傳送該資料封包之鏈結電源狀 17 1308695 • 一 . : TW2352PA 游元件為非正常工作下的元件電源狀態，該方法 3亥上游元件發出一資料封包； 該下游元件收到該資料封包後開始計時—計時時 游元^^件回應該資料封包’發出―回應封包^上 _游元:料結束，該下游元件發出一電源進入封包至該上 其中，該計時時間使得該回應封包早於該電# 包傳送至該上游元件。 4源進入封 2〇.如申請專利範圍第19項之鏈結資料 J中該方法更包含:當傳帽料封包前，：= 、入可傳运該資料封包之鏈結電源狀態L0。 "、口 其中ΐ方專利範圍第2〇項之鏈結資料傳輪方法， ―巧，更0含.該上游元件回應該電源進人封包發出 傳==回應封包至該下游元件，使得該鏈結回到無法 、μ貝料封包之鏈結電源狀態。 22.如申請專利範圍第19項之 :::計時時間至少為-個資料封包傳輸的=?;◦ 其中二第19項之鏈結資料傳輸方法， 24 傳送至少灘交易層封包的時間。 其中該資專利範圍第19項之鍵結資料傳輪方法， ”輸方法可用於一 PCI Express傳輪系統。 18 ⑧