Шина PCI Express активно используется разработчиками видеосистем компьютеров, SSD-дисков, количество используемых магистралей шин PCI Express постоянно растет и возникает проблема экономии энергопотребления и в этой области (особенно в мобильных компьютерах).
В шине PCI Express активно поддерживаются режимы пониженного энергопотребления. Линия PCI Express может «отключаться», если она не используется в данный момент для передачи данных: отключаются линии передачи тактового сигнала, линии приема и передачи данных (и вместе с ними могут отключаться и приемник и передатчик в PCI Express контроллере), с устройства может быть снято питание — целиком (устройство «логически выключено») или частично (остается маломощное дежурное напряжение питания. Функционирует «линия пробуждения» WAKE#, по которой передается сигнал на перевод устройства в нормальный рабочий режим). Если шина состоит из нескольких линий, то при небольшой загрузке шины можно отключать ненужные в данный момент линии (например, использовать PCI Express x4 как x1, а три линии выключить). Переключение в «энергосберегающий» режим при этом может потребовать как само устройство PCI Express, так и «система» в целом — скажем, при переходе в «спящий режим» (hibernate). В «десктопных» вариантах шины PCI Express энергосберегающие режимы являются необязательными (то есть могут быть реализованы, а могут и не быть), но в мобильных описанные возможности являются обязательными.
Рассмотрим функции и протоколы управления питанием PCI Express механизма PCI Express-PM. PCI Express-PM предоставляет следующие сервисы:
— механизм для идентификации функциональных возможностей управления питанием данной функции;
Видео:Скрытые настройки дополнительных параметров электропитания ПКСкачать
— способность переводить функцию в определенное состояние энергопотребления;
— сообщение текущего состояния энергопотребления функции;
— возможность пробуждения системы по определенному событию.
PCI Express-PM совместим со спецификациями «PCI Bus Power Management Interface» версии 1.1 (PCI-PM) и «Advanced Configuration and Power Interface» версии 2.0 (ACPI). В данном разделе также определены функциональные возможности собственного механизма управления питанием PCI Express. Он предоставляет дополнительные возможности управления питанием по сравнению со спецификацией «PCI Power Management Interface». PCI Express-PM определяет состояния, в которые может переходить физический канал PCI Express в ответ на программно-управляемые переходы в D-состояния или при активизации механизма Active State Link PM. Состояния каналов PCI Express «не видны» напрямую для существующего ПО драйвера шины, но информация может быть получена из состояния управления питанием компонентов, размещенных на этих каналах. Определены состояния канала L0, L0s, L1, L2 и L3. Уменьшение потребления питания направлено при переходе от состояния L0 к L3.
Компоненты PCI Express могут пробуждать систему из любого поддерживаемого состояния энергопотребления через запрос события управления питанием (РМЕ — PowerManagementEvent). Системы PCI Express могут обеспечивать дополнительный источник питания (Vaux), необходимый для операций РМЕ из состояния системы «откл.». В этом отношении механизм PCIExpress—PM расширен по сравнению с его прототипом PCI-PM, это выражается в поддержке PCIExpress «сообщений» РМЕ, включающие географическое размещение (Requestor ID) внутри иерархии запрашивающего агента. Данные сообщения РМЕ являются внутриполосными пакетами TLP, направленными из запрашивающего устройства в корневой комплекс. Другое отличие механизма PCI Express-PM от РМЕ состоит в его разделении двух следующих событий, связанных с РМЕ:
— пробуждение иерархии ввода-вывода (т. е. запуск синхронизирующих и основных шин питания, соединенных с компонентами PCI Express);
Видео:Распределение линий PCI-Express в компьютереСкачать
Читайте также: Maxcut mc 152 шина
— посылка сообщения РМЕ (вектора) корневому комплексу.
Самоуправляющийся аппаратный механизм активного состояния (Active State Link PM) допускает потребление питания, даже когда присоединенные компоненты находятся в состоянии D0. По истечении некоторого периода ожидания (простоя) канала механизм «Active State Link PM» приводит в действие протокол физического уровня, который переводит свободный канал в состояние с низким потреблением питания. Переход из состояния низкого потребления в полнофункциональное состояние L0 запускается появлением трафика на обеих сторонах канала. Конечные точки инициируют вход в состояние низкого потребления питания канала. Данная функция может быть отключена программным обеспечением.
В терминологии PCI Express термин Upstream-компонент или Upstream-устройство обозначает компонент PCIExpress, находящийся на конце канала PCI Express и являющийся закрывающим устройством по отношению к корню иерархического дерева PCI Express. Термин Downstream-компонент или Downstream-устройство обозначает компонент PCIExpress, находящийся на конце канала, который иерархически отдален от корня иерархического дерева PCI Express.
Все компоненты PCI Express, за исключением корневого комплекса, должны выполнять минимум требований, определенных программным обеспечением PCI-PM, совместимым с функциями PCI Express-PM. Корневые комплексы должны участвовать в управлении питанием канала протоколов DLLP, инициированных downstream-устройством, когда все функции downstream-компонента входят в состояние с низким потреблением, совместимое с программным обеспечением PCI-PM. Функциональности Active State Link PM являются обязательными (вход в состояние L0s как минимум) для всех компонентов, включая корневые комплексы, и конфигурируются раздельно через собственные конфигурационные механизмы PCI Express.
Стандарт PCIExpress определяет состояния энергопотребления канала вместо состояний энергопотребления шины, которое было определено в спецификации PCI-PM. Информация о состоянии канала не доступна для существующего ПО, совместимого с PCI-PM, и может быть получена либо через D-состояния соответствующего компонента, соединенного с каналом либо через протоколы управления питанием «Active State». Физический уровень PCI Express может определить дополнительные промежуточные состояния.
Видео:PCI и PCI-Express что можно подключитьСкачать
PCI Express-PM устанавливает следующие состояния энергопотребления канала:
1) L0 — активное состояние. Разрешены все транзакции PCIExpress и другие операции. Поддержка состояния L0 требуется для управления питанием Active State Link и для PCI-PM-совместимой модели.
2) L0s — состояние с малой задержкой возобновления работы, экономичное потребление типа «Standby«. Поддержка состояния L0s обязательна для модели Active State Link и не применима к модели совместимой с PCI-PM. Все основные источники питания, генераторы тактовых импульсов компонентов и внутри компонентные ФАПЧ должны находиться в активном состоянии при нахождении системы в состоянии L0s. Передача информации пакетами TLP и DLLP через канал, который находится в состоянии L0s, запрещена. Состояние L0s используется исключительно для активного состояния. Физический уровень PCI Express обеспечивает механизм для быстрых переходов из этого состояния в состояние L0. Когда общие (распределенные) генераторы синхроимпульсов используются на обеих сторонах данного канала, время перехода из состояния L0s в L0 обычно меньше, чем 100 нс.
3) L1 — состояние с большой задержкой, низким потреблением питания типа «Standby«. Поддержка состояния L1 обязательна для модели совместимой с PCI-PM и необязательна для модели Active State Link. Все содержащиеся на платформе основные источники питания и компонентные генераторы синхроимпульсов должны оставаться в активном состоянии все время нахождения системы в состоянии L1. Внутренние ФАПЧ downstream-компонента могут быть отключены при нахождении в состоянии L1, обеспечивая большую экономию энергии за счет увеличения выходного времени задержки (например, отключение внутреннего ФАПЧ может быть желательно при нахождении в состоянии D3hot, но не желательно для состояний D1 или D2). Переход в состояние L1 осуществляется, когда все функции downstream-компонента данного канала PCI Express запрограммированы в D-состояние, отличное от состояния DO, либо, если downstream-компонент запросил переход в состояние LI (Active State Link PM) и получил положительный ответ. Выход из состояния L1 происходит при инициировании транзакции со стороны upstream-устройства, направленной в downstream-компонент, или если downstream-компонент хочет инициировать транзакцию по направлению к upstream-устройству. Переход из состояния L1 в L0 занимает несколько микросекунд. Передача информации пакетами TLP и DLLP через канал при нахождении его в состоянии L1 запрещена.
Читайте также: Шины для автомобилей в рыбинске
4) L2/L3 Ready — состояние не предназначено специально для переходов D-состояний PCI—PM или для управления питанием ActiveStateLink. Канал переходит в состояние L2/L3 Ready, когда платформа готова перейти в состояние покоя (Sleep). После выполнения протокола перехода в состояние L2/L3 Ready канал готов к переходу в состояние L2 или L3, но не перейдет ни в одно из них до тех пор, пока не будет снято основное питание. В зависимости от реализации, для конкретной платформы после выключения основного питания канал может переходить в состояние L2 (в случае, если присутствует источник Vaux) или в состояние отключения «off (L3). Процесс перехода в состояние L2/L3 Ready должен начаться после получения уведомления — сообщения «PM_TURN_OFF» (т.е. TLP-пакета «РМ_ТО_Аск»). Downstream-компонент инициирует переход в состояние L2/L3 Ready путем выдачи DLLP-пакета «PM_Enter_L23» в передающий порт. Передачи пакетов TLP и DLLP через канал при нахождении в состоянии L2/L3 Ready запрещены. Выход из состояния L2/L3 Ready обратно в состояние L0 может быть инициирован только транзакцией, инициированной со стороны upstream и направленной к downstream-компоненту. Механизм такой же, как и при «отпирании» компонента upstream-транзакцией из состояния L1 в L0. Выход из состояния L2/L3 Ready, инициированный со стороны upstream, приведет к тому, что при переходе канала в состояние L2/L3 Ready до выключения основного питания менеджер питания платформы примет решение не входить в состояние Sleep. Переход канала в состояние L2/L3 Ready является одной из заключительных стадий, относящихся к протоколу PCI Express при подготовке к переходу платформы в состояние Sleep, когда снимается основное питание (например, состояние ACPI S3 или S4).
Видео:Как включить видеокарту в биосеСкачать
5) L2 — состояние экономичного потребления питания с дополнительного источника. Поддержка состояния L2 является необязательной, и зависит от поддержки платформой источника Vaux. При нахождении в состоянии, L2 вход источника питания компонента и вход генератора синхроимпульсов отключены. При нахождении в состоянии L2 вся детектирующая логика РМЕ, логика возобновления канала типа «Beacon», контекст РМЕ и любая другая «оживляющая» логика запитываются от источника Vaux. Передачи пакетов TLP и DLLP через канал, который находится в состоянии L2, запрещены. Выход из состояния L2 завершается путем восстановления основного питания и генератора синхроимпульсов для всех компонентов внутри области менеджера питания, это происходит после полной регулировки и инициализации канала. Как только данный канал выполнит регулировку и инициализацию, то он находится в состоянии L0 и может посылать и принимать пакеты TLP и DLLP.
Читайте также: Тойота калдина какие шины
6) L3 — состояние отключения канала, напряжение питания равно нулю.
Переходы канала РМ из любого L-состояния в любое другое L-состояние должны проходить через состояние L0 во время процесса перехода, исключая переходы из состояния L2/L3 Ready в состояние L2 или L3. В этом случае, переходы канала из состояния L2/L3 Ready направлены в состояние L2 или L3, когда снято основное питание компонента (это следует одновременно с соответствующим переходом компонента из состояния D3hhot в D3cold т. е. из состояния пассивного потребления в состояние практически полного отключения.). Рассмотрим последовательность, подготавливающую систему к переходу в состояние Sleep (многошаговый процесс перехода канала из состояния в состояние):
1.Системное ПО направляет все функции downstream-компонента в состояние D3hot.
2.Downstream-компонент инициирует переход канала в состояние L1 установленным порядком.
Видео:Как настроить Схемы управления питанием Windows 10 #windows10Скачать
3.Системное ПО заставляет корневой комплекс послать широковещательное сообщение «РМ TurnOff’, подготавливающее к снятию основного питания.
4.Данное сообщение заставляет перейти подчиненный канал обратно в состояние L0, чтобы послать это сообщение, что позволяет downstream-компоненту ответить сообщением «РМ_ТО_Аск».
5.После посылки сообщения «РМ_ТО_Аск» downstream-компонент инициирует протокол перехода L2/L3 Ready. L0 -> LI -> L0 -> L2/L3 Ready.
Интерфейс PCI Express широко используется в ПК, но новая версия стандарта создается с учетом применения PCIe 4.0 в планшетах. Предполагается, что высокая скорость будет востребована в связи с ориентацией планшетов на видео высокой четкости и игры — задачи, связанные с пересылкой больших объемов информации. С учетом применения PCIe 4.0 в планшетах, разработчики уделяют повышенное внимание снижению энергопотребления за счет уменьшения линий передачи данных и сокращения аппаратных средств. Кстати, это заодно позволит уменьшить себестоимость планшетов.
Новые спецификации потребуют достаточно мощных чипов, которые смогут поддерживаться связь на расстоянии в 10-12 дюймов. Сегодня максимальное расстояние между компонентами, соединенными PCI Express, составляет 20 дюймов, но для реализации такого решения требуется дополнительный ретранслятор. В четвертой версии предполагается увеличить среднюю дальность действия, но избавиться от ретрансляторов, что должно снизить потребление энергии и уменьшить ресурсоемкость технологии.
Конечно, шина PCIe 4.0 будет использоваться также и в ПК, серверах и в встраиваемых системах. Более того, сначала она появится именно здесь, а уже потом — и в планшетах. Впрочем, к тому времени граница между планшетами и ноутбуками может существенно размыться. Помимо применения новой шины для внутренних соединений, PCI-SIG рассматривает создание варианта интерфейса для связи смартфонов и планшетов с периферийными устройствами.
Видео:Почему видеокарта, например, вместо PCIe x16 3.0 работает на PCIe x16 1.1Скачать
Производителям графических карт и прочих компьютерных комплектующих еще только предстоит реализовать преимущества интерфейса PCI Express 4.0.
Кроме того, интерфейс PCI Express 4.0 сохранит совместимость с предыдущими поколениями стандарта PCIe, то есть не потребует больших инвестиций в новую производственную инфраструктуру. Планируется также провести дополнительные исследования в области оптимизации энергопотребления в активном режиме и состоянии простоя (помимо повышения пропускной способности новый интерфейс получит также некоторые оптимизации энергопотребления в состояниях активности и простоя). Новые спецификации не предусматривают кардинальных изменений, и будут опираться на традиционные полупроводниковые технологии и инфраструктуру. Стандарт сохранит совместимость с предыдущими поколениями шины. Четвёртая версия станет обратно совместима со второй и третьей, разъёмы останутся без изменений. Так что пользователям не придётся менять всю систему целиком, чтобы воспользоваться возможностями нового стандарта.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🎬 Видео
5 лекция "Шины AGP и PCI Express"Скачать
ОБЪЯСНЯЕМ PCI Express 4.0Скачать
❓ Неизвестное устройство в Windows. Как решить проблему?Скачать
Системная шина персонального компьютера PCIСкачать
Создание или настройка схемы управления питанием в Windows | Компьютеры HP | HP SupportСкачать
Настройка параметров электропитания Windows для снижения уровня шума вентилятора | Компьютеры HPСкачать
Код 10 Запуск этого устройства невозможен — как исправить?Скачать
PCI Express BasicsСкачать
Сажа загорелась в дымовой трубе.Скачать
Диагностика материнской платы для начинающих.Скачать
VRM. Что такое, зачем? Фазы и цепи питания.Скачать
Шина PCIСкачать
Линии PCIe - сколько их реально нужно и чем линии CPU отличаются от линий MB?Скачать
димастратция влияния радиации на теньСкачать
