帶有狀態(tài)保持的鏈路功率節(jié)省的制作方法
【專利說明】帶有狀態(tài)保持的鏈路功率節(jié)省
[0001]本申請是中國國家申請?zhí)枮?01010227120.7、題為“帶有狀態(tài)保持的鏈路功率節(jié)省”的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開一般涉及電子領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及帶有狀態(tài)保持的鏈路功率節(jié)省。
[0003]背景
[0004]隨著集成電路(IC)制造技術(shù)的改進(jìn)，制造者能夠?qū)⒏郊庸δ芗傻絾蝹€(gè)硅襯底上。然而，隨著這些功能的數(shù)量的增加，單個(gè)IC芯片上組件的數(shù)量也增加。附加組件增加附加信號切換，進(jìn)而產(chǎn)生更多熱量。附加的熱量可使IC芯片減速，導(dǎo)致IC芯片故障，或甚至損壞IC芯片。而且，附加熱量可限制包括這種芯片的計(jì)算設(shè)備的使用位置和/或應(yīng)用。例如，便攜計(jì)算設(shè)備可能完全依賴于電池電能。因此，當(dāng)附加功能集成到便攜計(jì)算設(shè)備時(shí)，降低功耗的要求變得日益重要，以便例如使電池電能維持延長的時(shí)間段。非便攜計(jì)算系統(tǒng)由于其IC組件使用更多功率并產(chǎn)生更多熱量而同樣面臨著冷卻和功率生成問題。
[0005]附圖簡沐
[0006]參照附圖提供詳細(xì)說明。在附圖中，附圖標(biāo)記的最左位標(biāo)識第一次出現(xiàn)該附圖標(biāo)記的附圖。在不同附圖中相同附圖標(biāo)記的使用指示類似或相同的項(xiàng)。
[0007]圖1和4-5示出計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖，其可用于實(shí)現(xiàn)本文討論的各個(gè)實(shí)施例。
[0008]圖2示出根據(jù)實(shí)施例的低功率進(jìn)入和退出序列的流程圖。
[0009]圖3示出根據(jù)某些實(shí)施例的樣本檢測拖延(hold-off)時(shí)間計(jì)算和檢測電路。
[0010]詳細(xì)描沐
[0011]在以下描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便于提供對各實(shí)施例的透徹理解。然而，一些實(shí)施例可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它實(shí)例中，并未對已知方法、程序、組件以及電路進(jìn)行詳細(xì)描述以免淡化具體實(shí)施例。在實(shí)施例中，關(guān)閉I/o電路、內(nèi)部時(shí)鐘和/或轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)鐘，同時(shí)保持內(nèi)部存儲器中的鏈路狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意用于保存狀態(tài)的內(nèi)部存儲器一般具有比模擬I/O和時(shí)鐘要低得多的功耗，因此得到顯著的功率節(jié)省而不影響鏈路恢復(fù)。
[0012]本文討論的一些實(shí)施例一般涉及在兩個(gè)代理之間的鏈路(諸如點(diǎn)對點(diǎn)或串行鏈路)空閑時(shí)例如在不犧牲端點(diǎn)狀態(tài)的情況下降低該鏈路的功耗和/或熱耗散。這種技術(shù)可允許串行鏈路的更快關(guān)閉和/或較短的喚醒等待時(shí)間。而且，當(dāng)耦合的代理之間的通信偶爾發(fā)生時(shí)，這些技術(shù)可提供進(jìn)一步改進(jìn)的性能、功率節(jié)省和/或熱耗散。
[0013]更具體地，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，在鏈路上沒有活動(dòng)的情況下，鏈路上的任一代理可能需要維持鏈路狀態(tài)，由此消耗功率。因此，1/0(輸入/輸出)電路和相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘電路可維持操作。這種方法可提供數(shù)十納秒數(shù)量級的喚醒等待時(shí)間。然而，維持I/O電路和相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘電路可能非常耗電。另一種實(shí)現(xiàn)可關(guān)閉物理端口(例如，I/O和時(shí)鐘電路以及維持鏈路活動(dòng)的內(nèi)部邏輯/存儲元件)。這種方法可具有幾毫秒的喚醒等待時(shí)間。因此，這些技術(shù)由于長喚醒時(shí)間而遭受性能損耗，雖然消耗較低功率。此外，完全關(guān)閉物理端口可對諸如鏈路層、協(xié)議層等其它接口層上游造成影響。因此，一些解決方案可能不能在短時(shí)間段內(nèi)關(guān)閉功耗大的I/o電路并在檢測到鏈路活動(dòng)時(shí)幾乎立即恢復(fù)鏈路。
[0014]為此，實(shí)施例提供一種關(guān)閉耗電的I/O驅(qū)動(dòng)器、I/O接收器和/或物理層時(shí)鐘同時(shí)保持每個(gè)代理中的鏈路狀態(tài)的機(jī)制。如本文所討論的，保持代理的鏈路狀態(tài)在本文中一般涉及維持物理層(PHY)以上包括鏈路層、協(xié)議層等所有層中的狀態(tài)。當(dāng)活動(dòng)恢復(fù)時(shí)，代理可快速地開啟I/O和時(shí)鐘電路并變?yōu)榭刹僮?。在一些?shí)施例中，鏈路恢復(fù)時(shí)間為10微秒的數(shù)量級，且不會(huì)影響鏈路物理層以外的系統(tǒng)組件(例如，處理器/芯片組架構(gòu)狀態(tài)、顯示器等)。因此，這種功率節(jié)省特征允許產(chǎn)品具有優(yōu)良的功率和/或熱特性。關(guān)閉鏈路并立即(例如，10微秒)恢復(fù)活動(dòng)的能力可導(dǎo)致移動(dòng)設(shè)備的電池節(jié)省。結(jié)合這種特征的所有設(shè)備還可耗散較少熱量，因此降低平臺熱解決方案的成本。
[0015]例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)用于呈現(xiàn)模式時(shí)，僅顯示器需要始終活動(dòng)。當(dāng)討論集中在一薄片上時(shí)(可能持續(xù)幾十秒到幾分鐘)，不需要通過鏈路接口的代理間通信。當(dāng)活動(dòng)恢復(fù)時(shí)一一通常通過一些形式的用戶接口(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、指針等)，鏈路立即響應(yīng)以通過呈現(xiàn)進(jìn)行。利用本文所討論的一些實(shí)施例，恢復(fù)鏈路所需的時(shí)間不能被人眼所察覺(10微秒)。
[0016]各種計(jì)算系統(tǒng)可用于實(shí)現(xiàn)本文討論的實(shí)施例，諸如參考圖1以及圖4-5討論的系統(tǒng)。更具體地，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)算系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)代理102-1至102-M(在本文中統(tǒng)稱為“各代理102”或更一般地稱為“代理102”)。在實(shí)施例中，代理102中的一個(gè)或多個(gè)可以是諸如參考圖4或5所討論的計(jì)算系統(tǒng)之類的計(jì)算系統(tǒng)的組件中的任一個(gè)。在一些實(shí)施例中，代理可以是硬件加速器(例如，它可基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))。代理還可以是SoC(芯片上系統(tǒng))、MCP(多芯片封裝件)、串列/冗余/鎖步代理、系統(tǒng)管理控制器、其組合等。
[0017]如圖1所示，各代理102可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104通信。在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104可包括允許各種代理(諸如計(jì)算設(shè)備或其組件)傳達(dá)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。同樣，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104可包括非電介質(zhì)，例如，光纖鏈路、磁耦合鏈路。此外，在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)的部分可包括適應(yīng)用于信令和功率節(jié)省的其它協(xié)議的鏈路。在實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104可包括經(jīng)由串行(例如，點(diǎn)對點(diǎn))鏈路和/或共享通信網(wǎng)絡(luò)通信的一個(gè)或多個(gè)互連(或互連網(wǎng)絡(luò))。例如，一些實(shí)施例可有助于在允許與完全緩沖的雙列直插存儲器模塊(FBD)通信的鏈路上的組件調(diào)試或驗(yàn)證，例如，其中FBD鏈路是用于將存儲器模塊耦合到主機(jī)控制器設(shè)備(諸如處理器或存儲器中樞)的串行鏈路。調(diào)試信息可從FBD信道主機(jī)發(fā)送，使得可通過信道通信量跟蹤捕捉工具(諸如一個(gè)或多個(gè)邏輯分析器)沿該信道觀測該調(diào)試信息。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100可支持分層協(xié)議方案，該方案可包括物理層、鏈路層、路由層、傳輸層和/或協(xié)議層。結(jié)構(gòu)104還可有助于用于點(diǎn)對點(diǎn)或共享網(wǎng)絡(luò)的從一個(gè)協(xié)議(例如，高速緩存處理器或高速緩存感知的存儲器控制器)到另一個(gè)協(xié)議的數(shù)據(jù)(例如以分組的形式)傳輸。同樣，在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104可提供遵守一個(gè)或多個(gè)高速緩存一致性協(xié)議的通信。
[0019]此外，如圖1中的箭頭方向所示，代理102可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。因此，一些代理可利用單向鏈路而其它代理可利用雙向鏈路進(jìn)行通信。例如，一個(gè)或多個(gè)代理(諸如代理102-M)可發(fā)送數(shù)據(jù)(例如，經(jīng)由單向鏈路106)，其它代理(諸如代理102-2)可接收數(shù)據(jù)(例如，經(jīng)由單向鏈路108)，而一些代理(諸如代理102-1)可既發(fā)送又接收數(shù)據(jù)(例如，經(jīng)由雙向鏈路110)。
[0020]一般而言，可利用監(jiān)聽總線或基于目錄的協(xié)議使計(jì)算系統(tǒng)中的高速緩存存儲器保持一致。在任一種情形中，存儲器地址與系統(tǒng)中的特定位置相關(guān)聯(lián)。一般將該位置稱為存儲器地址的“主節(jié)點(diǎn)(home node)”。在基于目錄的協(xié)議中，處理/高速緩存代理可將請求發(fā)送至主節(jié)點(diǎn)，以便訪問與“主節(jié)點(diǎn)”相關(guān)聯(lián)的存儲器地址。另外，代理102中的至少一個(gè)可以是主代理，且代理102中的一個(gè)或多個(gè)可以是請求代理。此外，在實(shí)施例中，代理102中的一個(gè)或多個(gè)可維持存儲設(shè)備中的條目(例如，實(shí)現(xiàn)為表、隊(duì)列、緩沖器、鏈表等)以跟蹤關(guān)于請求的信息。這種存儲設(shè)備可以代理本地的(例如，存儲器112-1)，或者可由給定代理102訪問。
[0021]圖2示出根據(jù)實(shí)施例的低功率進(jìn)入和退出序列的流程圖。端口 A和B分別指代經(jīng)由串行鏈路耦合的兩個(gè)代理上的端口。在一些實(shí)施例中，由兩個(gè)代理的鏈路層控制進(jìn)入和退出低功耗狀態(tài)(在本文中稱為“LI”或“等級I”)。雖然圖2指示從LI退出是由主設(shè)備(例如，端口 A)發(fā)起的，但在一些實(shí)施例中從LI退出也可由從設(shè)備(例如，端口 B)發(fā)起。此外，鏈路層協(xié)議負(fù)責(zé)使鏈路