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USB 3.0 Link Power Management-Mechanismus

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In diesem Thema wird der Usb 3.0 Link Power Management-Mechanismus (LPM) beschrieben.

Es gibt eine Ergänzung zur offiziellen USB 2.0-Spezifikation (USB2_LinkPowerMangement_ECN), die LPM für neuere USB 2.0-Hardware definiert. Dieser USB 2.0 LPM-Mechanismus wird in diesem Thema nicht behandelt. Der Zweck dieses Themas besteht darin, usb 3.0 LPM-Zustände zu beschreiben, insbesondere U1 und U2.

USB 3.0-Geräte unterstützen auch . Um die Einschränkungen des selektiven Anhaltens zu überwinden, definiert die offizielle USB 3.0-Spezifikation präzisere Energieverwaltungszustände. Bevor wir diese Zustände beschreiben und wie sie zur Verbesserung der Energieverwaltung verwendet werden können, sollten wir zunächst das Konzept einer Verknüpfung verstehen.

Zwischen zwei USB-Anschlüssen besteht eine USB-Verbindung:

  • Der Downstreamport (DS-Port) eines Hosts oder Hubs.
  • Der Upstream Port (US-Port) eines angeschlossenen Geräts oder Hubs.

Eine Verbindung ist ein Paar von DS- und US-Ports. die Ports werden als Linkpartner bezeichnet. Jeder Port verfügt über zwei Ebenen. Die physische Schicht überträgt oder empfängt Sequenzen von Bytes oder anderen Steuersignalen. Die logische Schicht verwaltet die physische Ebene und sorgt für einen reibungslosen Informationsfluss zwischen den Linkpartnern. Die logische Schicht ist auch für alle Puffer verantwortlich, die für den Informationsfluss erforderlich sein könnten.

U-Bundesstaaten

Gemäß der USB 2.0-Spezifikation wechselt ein Link nur dann in einen Zustand mit geringer Leistung (weniger Strom als der Arbeitszustand), wenn das nachgeschaltete Gerät über den selektiven Aussetzungsmechanismus in den angehaltenen Zustand wechselt. Die USB 3.0-Spezifikation entkoppelt den Verbindungsstromzustand vom Gerätestromzustand. Die Spezifikation definiert das LPM-Feature (siehe Abschnitt C.1 in der Spezifikation), das sich auf die Energieverwaltung physischer und logischer Schichten eines Portspaars bezieht, die eine Verbindung bilden. Die Spezifikation definiert vier Verbindungsenergiezustände, die als U-Zustände bezeichnet werden, von U0 bis U3. Ein aktiver Link befindet sich im Zustand U0.

Nach einem bestimmten Zeitraum im Leerlauf wechseln Linkpartner schrittweise in U1 (Standby mit schnellem Exit) und dann in U2 (Standby mit langsamerem Beenden). Nachdem sie sich ausreichend im Leerlauf befinden, initiiert die Software den Übergang zu U3, indem sie einen Befehl an den DS-Portlinkpartner sendet.

Die Schritte, die für die Software erforderlich sind, um die Verbindung an U3 zu senden, sind identisch mit den Schritten, die für das selektive Anhalten von USB 2.0 erforderlich sind. Das Gerät muss in den Angehaltenen Zustand versetzt werden, wenn der Link in U3 wechselt. Daher unterliegt das Gerät ähnlichen Einschränkungen wie beim selektiven Anhalten von USB 2.0. Um diese Einschränkungen zu überwinden, definiert die USB 3.0-Spezifikation U1- und U2-Zustände.

Vorteile von U1 und U2

U1- und U2-Zustände ergänzen selektives Anhalten, was zu erheblichen Energieeinsparungen führen kann. Nachdem die Software die Linkpartner für den U1- oder U2-Übergang konfiguriert hat, tritt die Hardware autonom ohne Softwareeingriff in die Zustände ein. Die Ausstiegszeiten von U1 und U2 sind sehr schnell (von Mikrosekunden bis ein paar Millisekunden) und haben weniger Auswirkungen auf die Leistung der Geräte. Dies ermöglicht eine viel bessere Energieverwaltung, bei der Links in diese Zustände eintreten und diese beenden können, auch wenn das Gerät verwendet wird.

Beispielsweise kann ein Gerät mit isochronen Endpunkten die Verbindung zu U1 oder U2 zwischen Dienstintervallen platzieren. Um Energie zu sparen, kann das Gerät im Leerlauf seinen Upstream Link zu diesen Zuständen senden, bevor selektives Anhalten aufgerufen wird. Es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Leistung, die das Gerät ziehen kann, wenn sich die Verbindung in U1 oder U2 befindet. Ein Gerät kann vollständig mit Strom versorgt werden, wenn sich die Verbindung in U1 oder U2 befindet. Daher kann ein Gerät im Gegensatz zum selektiven Anhalten seine Verbindung an U1 oder U2 senden, ohne funktionen zu verlieren.