專利名稱：最優(yōu)化從激活電源管理狀態(tài)的退出等待時間的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機系統(tǒng)的領域。更特別地，本發(fā)明涉及在計算機系統(tǒng)中的電源管理的領域。
背景技術：
電源管理已經(jīng)成為、并且將繼續(xù)成為計算機系統(tǒng)部件設計中的一個重要因素。一種降低功率消耗的技術是當互連閑置一段時間時關斷輸入和/或輸出緩沖器電路。
一種正獲得業(yè)界接受的互連實現(xiàn)方式是基于PCI Express規(guī)范的(PCI Express基本規(guī)范，修訂1.0a)。PCI Express規(guī)范定義了一種被稱為“L0s”的激活電源管理狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，每當發(fā)送器閑置高達7us時，裝置關斷其發(fā)送器以節(jié)省功率。
在PCI Express點對點鏈路一側的發(fā)送裝置需要向在此鏈路另一側的接收裝置通知該發(fā)送裝置將進入L0s狀態(tài)。這是通過傳送一個被稱為“電氣閑置有序集(electrical idle ordered set)”的信息分組到接收裝置來完成的。響應于接收到該電氣閑置有序集，接收裝置進入L0s狀態(tài)并且關斷其接收器電路(包括各輸入緩沖器)。當發(fā)送裝置退出L0s狀態(tài)并且期望重新開始與接收裝置的通信時，該發(fā)送裝置通過發(fā)送一系列“快速訓練集”(FTS)來開始。一個FTS包括特殊字符，所述特殊字符由接收裝置識別并且允許接收裝置實現(xiàn)跟隨在互連上的無活動周期之后的比特和符號同步。一個典型的FTS的長度是4字節(jié)。該FTS系列在接收裝置輸入電路處被接收，并且在實現(xiàn)比特和符號同步之后，所述FTS移動通過接收器流水線電路，直到它被電源管理單元接收，該電源管理單元通過使得接收裝置退出L0s狀態(tài)來對該FTS作出響應。一個典型的PCI Express裝置可以具有大約20個符號時鐘周期的流水線延遲。
必須由發(fā)送裝置發(fā)送到接收裝置的FTS的數(shù)量取決于接收裝置識別互連上的活動、接通接收器電路、獲得比特和符號鎖定以及復位接收器流水線邏輯的最大時間長度。當發(fā)送裝置和接收裝置首先檢測到彼此的存在時(也許在系統(tǒng)啟動時)，接收裝置必須向發(fā)送裝置傳送必須由發(fā)送裝置在退出L0s狀態(tài)時發(fā)送給接收裝置的最小數(shù)量的FTS。
當發(fā)送裝置進入L0s(發(fā)送一個電氣閑置有序集到接收裝置)并且快速(在小到20ns內)退出L0s(從而開始對所述FTS系列的傳輸)時可能發(fā)生一個問題。在這種情形下，發(fā)送裝置將退出L0s并且在電氣閑置有序集有機會移動通過接收裝置流水線并被電源管理單元識別前開始發(fā)送FTS。在此情況下，即使發(fā)送裝置已經(jīng)在發(fā)送FTS，電源管理單元也將使接收裝置進入L0s狀態(tài)(關斷接收器電路)。接收裝置將在不久之后響應于互連上的持續(xù)活動而退出L0s，但是一定數(shù)量的FTS將在未被接收裝置識別的情況下消失。因此，發(fā)送裝置可能在接收裝置準備接收分組前開始發(fā)送更高級別的分組，而數(shù)據(jù)將會丟失。
為了對抗這一難點，當發(fā)送裝置退出L0s狀態(tài)時必須從發(fā)送裝置傳送到接收裝置的FTS的最小數(shù)量被放大，以便覆蓋流水線延遲時間，從而確保即使在發(fā)送裝置快速地進入和退出L0s狀態(tài)的情況下、接收裝置仍將具有足夠的時間來進入和退出L0s狀態(tài)并且準備好接收更高級別的分組數(shù)據(jù)。
當例如L0s的低功率狀態(tài)能被盡可能快地進入和退出時，所述低功率狀態(tài)是非常有用的。低的進入和退出等待時間允許更自由地應用低功率狀態(tài)，而不會對互連性能造成不利影響。
附圖簡述本發(fā)明將通過以下給出的詳細描述以及本發(fā)明各實施例的附圖而被更全面地理解，然而本發(fā)明不應被限制為所描述的特定實施例，所述特定實施例僅用于解釋和理解。


圖1是包括耦合串行互連控制器和端點裝置的串行互連的計算機系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
圖2是耦合到互連的接收裝置的框圖。
圖3是在電源管理單元中實現(xiàn)的狀態(tài)機的圖示。
詳細描述通常，發(fā)送裝置和接收裝置經(jīng)由互連而被耦合到一起。當已經(jīng)被發(fā)送裝置發(fā)送、在接收裝置的輸入引腳處被接收并且移動通過接收器邏輯流水線后，電氣閑置有序集在接收裝置的電源管理單元處被接收。在該電氣閑置有序集于接收器邏輯流水線的末尾處被識別時，該電源管理單元檢查互連上的活動。如果在互連上沒有活動，則該電源管理單元使接收裝置進入低功率狀態(tài)，在該狀態(tài)下接收器電路(各輸入緩沖器)被關斷。如果當該電氣閑置有序集在該電源管理單元處被接收時在互連上有活動，則該電源管理單元不關斷接收器電路。
這允許接收裝置識別發(fā)送裝置快速進入和退出L0s狀態(tài)的情況，并且接收裝置能避免關斷接收電路然后再次接通。這樣做使得FTS和任何后續(xù)數(shù)據(jù)分組不被識別的幾率最小化。這又意味著當發(fā)送裝置退出L0s狀態(tài)時，必須從發(fā)送裝置發(fā)送到接收裝置的FTS的最小數(shù)量能被基本上減小到僅僅由接收裝置實現(xiàn)比特和符號同步所必須的量。
圖1是包括耦合串行互連控制器200和端點裝置140的串行互連145的計算機系統(tǒng)的一個實施例的框圖。端點裝置140可以是多種裝置中的任何一種，包括圖形控制器、網(wǎng)絡控制器等等。
圖1的系統(tǒng)還包括被耦合到存儲器控制器中心120的處理器110。此存儲器控制器中心120進一步被耦合到系統(tǒng)存儲器130。此存儲器控制器中心120包括該串行互連控制器200。
對于該示例性實施例，串行互連145是PCI Express鏈路，但是使用其它互連類型的其它實施例也是可能的。串行互連145是雙向鏈路，但是為了舉例的目的，在這里的討論中串行互連控制器200將作為接收裝置被討論，而端點裝置140將作為發(fā)送裝置被描述。
圖2是串行互連控制器200的一部分的框圖。同樣，這里的討論將把串行互連控制器200作為接收裝置，盡管在實踐中該互連145是雙向鏈路。串行互連控制器裝置200通過一個差分信號對145(RX+和RX-)來接收數(shù)據(jù)。信號145在接收電路210處被接收。接收電路210包括輸入緩沖器(未顯示)?？刂破?00還包括用于處理所接收到的信號的接收器流水線電路，包括數(shù)據(jù)提取單元220以及分組處理單元230。單元220和230執(zhí)行各種功能，包括比特和符號恢復、時鐘補償以及分組處理。
串行互連控制器200還包括電氣閑置檢測電路250。當在信號145上沒有活動時，此電路聲明一個信號251。
串行互連控制器200還包括電源管理單元240，其接收來自分組處理單元230的輸入并且也接收來自電氣閑置檢測電路250的信號251。電源管理單元240包括如下結合圖3描述的狀態(tài)機。
圖3是實現(xiàn)在電源管理單元240中的狀態(tài)機的圖示。狀態(tài)L0 310表示正常操作狀態(tài)，其中在互連145上有活動，并且接收器RX 210在全功率下操作。當電氣閑置有序集通過該流水線并且在電源管理單元240處被接收時，關于在互連145上是否有活動的檢查被執(zhí)行。這個檢查由電氣閑置檢測電路250進行。如果差分信號145近似處于一個共模電壓下，則互連145被認為處于電氣閑置。
如果互連145處于電氣閑置，則該狀態(tài)機前進到狀態(tài)L0s進入320。在L0s進入狀態(tài)320下，接收器電路RX 210被關斷以節(jié)省功率。然后該狀態(tài)機前進到L0s閑置狀態(tài)330。該狀態(tài)機保持在L0s閑置狀態(tài)330中，直到電氣閑置檢測電路250檢測到在互連145上的活動(未檢測到電氣閑置)。響應于互連145上的活動，該狀態(tài)機前進到狀態(tài)L0sRx接通340。在該狀態(tài)下，接收器電路210被接通。接通接收器210的過程可能花費多個時鐘周期。在這個示例性實施例中，接通接收器的過程花費14個時鐘周期。一旦接收器210被接通，該狀態(tài)機前進到L0s Rx復位狀態(tài)350。在狀態(tài)350下，數(shù)據(jù)提取單元220中的符號對準和彈性緩沖器邏輯(未顯示)以及分組處理單元230被復位。然后該狀態(tài)機前進到L0s比特和符號鎖定狀態(tài)360，其中接收器鎖定到輸入的比特流上并且獲得符號鎖定。如果接收裝置200在一個適當?shù)臅r間周期內(在FTS序列的接收期間)無法檢測到比特和符號對準，則該狀態(tài)機前進到恢復狀態(tài)。否則，該狀態(tài)機重新進入L0狀態(tài)310。
對于該狀態(tài)機的上述討論描述了對應于進入和退出L0s狀態(tài)的正常流程。如果當電氣閑置有序集在電源管理單元240處被接收時在互連上沒有活動，則狀態(tài)310行進到狀態(tài)320。然而，如果當該電氣閑置有序集在電源管理單元240處被接收時在互連145上有活動(由電氣閑置檢測電路250確定)，則該狀態(tài)機從L0s狀態(tài)310過渡到L0s Rx復位狀態(tài)350。該狀態(tài)機仍進入L0s，但是避免了關斷和重新接通接收器的步驟。
在前述說明中，已經(jīng)參考本發(fā)明的特定示例性實施例描述了本發(fā)明。然而，在不背離所附權利要求書中所闡述的本發(fā)明的更廣的精神和范圍的情況下，顯然可以對本發(fā)明進行各種修改和改變。因此，說明書和附圖應被看作說明性而非限制性的。
當在本說明書中提到“一個實施例”、“一些實施例”或“其它實施例”時，這意味著連同所述實施例被描述的特定的特征、結構或特性被包括在本發(fā)明的至少一些實施例中，而不是必須被包括在本發(fā)明的所有實施例中。本說明書中所出現(xiàn)的“一個實施例”或“一些實施例”不必都指相同的實施例。
權利要求
1.一種方法，包括在接收裝置電源管理單元處接收電氣閑置有序集；如果當該電氣閑置有序集被接收時在互連上沒有活動，則進入低功率進入狀態(tài)；以及如果當該電氣閑置有序集被接收時在互連上有活動，則繞過低功率進入狀態(tài)并且進入低功率復位狀態(tài)。
2.權利要求1的方法，其中，進入低功率進入狀態(tài)包括關斷該接收裝置中的接收器電路。
3.權利要求2的方法，進一步包括跟隨在低功率進入狀態(tài)之后進入低功率閑置狀態(tài)。
4.權利要求3的方法，進一步包括退出低功率閑置狀態(tài)，并且當在互連上檢測到活動時進入低功率接收器接通狀態(tài)。
5.權利要求4的方法，進一步包括當處于低功率接收器接通狀態(tài)時接通接收器電路。
6.權利要求5的方法，進一步包括退出低功率接收器接通狀態(tài)，并且進入低功率接收器復位狀態(tài)。
7.一種設備，包括用來提供到互連的電氣連接的接收器電路；耦合到該接收器電路的互連活動檢查單元，該互連活動檢查單元用于確定在該互連上是否有活動；用來處理在該接收器電路處接收的輸入信號的流水線；以及電源管理單元，在電氣閑置有序集被該流水線處理并且被該電源管理單元接收之后，如果該互連活動檢查單元表明在該互連上沒有活動，則該電源管理單元關斷該接收器電路；以及在電氣閑置有序集被該流水線處理并且被該電源管理單元接收之后，如果該互連活動檢查單元表明在該互連上有活動，則該電源管理單元不關斷該接收器電路。
8.權利要求7的設備，其中該流水線包括數(shù)據(jù)提取單元和分組處理單元。
9.權利要求8的設備，該接收器電路包括一對輸入端以用來接收一對差分信號，所述差分信號被包括為該互連的一部分。
10.權利要求9的設備，如果所述差分信號對近似處于一個共模電壓，則該互連活動檢查單元表明在該互連上沒有活動。
11.權利要求10的設備，該接收器電路提供到PCI Express互連的電氣連接。
12.一種系統(tǒng)，包括發(fā)送裝置；以及經(jīng)由互連耦合到該發(fā)送裝置的接收裝置，該接收裝置包括用來提供到該互連的電氣連接的接收器電路；耦合到該接收器電路的互連活動檢查單元，該互連活動檢查單元用于確定在該互連上是否有活動；用來處理在該接收器電路處接收的輸入信號的流水線；以及電源管理單元，在電氣閑置有序集被該流水線處理并且被該電源管理單元接收之后，如果該互連活動檢查單元表明在該互連上沒有活動，則該電源管理單元關斷該接收器電路；以及在電氣閑置有序集被該流水線處理并且被該電源管理單元接收之后，如果該互連活動檢查單元表明在該互連上有活動，則該電源管理單元不關斷該接收器電路。
13.權利要求12的系統(tǒng)，其中，該流水線包括數(shù)據(jù)提取單元和分組處理單元。
14.權利要求13的系統(tǒng)，該接收器電路包括一對輸入端以用來接收一對差分信號，所述差分信號被包括為該互連的一部分。
15.權利要求14的系統(tǒng)，如果所述差分信號對近似處于一個共模電壓，則該互連活動檢查單元表明在該互連上沒有活動。
16.權利要求15的系統(tǒng)，其中，該互連是PCI Express互連。
全文摘要
發(fā)送裝置和接收裝置經(jīng)由互連被耦合到一起。在已經(jīng)被發(fā)送裝置發(fā)送、在接收裝置的輸入引腳處被接收并且移動通過接收器邏輯流水線之后，一個電氣閑置有序集在接收裝置電源管理單元處被接收。在該電氣閑置有序集于接收器邏輯流水線的末尾處被識別時，該電源管理單元檢查互連上的活動。如果在互連上沒有活動，則該電源管理單元使接收裝置進入低功率狀態(tài)，在該狀態(tài)下接收器電路(各輸入緩沖器)被關斷。如果當該電氣閑置有序集在該電源管理單元處被接收時在互連上有活動，則該電源管理單元不關斷接收器電路。
文檔編號G06F1/32GK1902567SQ200480039637
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權日2003年12月30日
發(fā)明者D·M·普菲爾, S·G·米特班德, S·K·科塔姆雷迪 申請人:英特爾公司