Mecanismo de gerenciamento de energia de link USB 3.0

Este tópico descreve o mecanismo de LPM (gerenciamento de energia de link) USB 3.0.

Há um adendo à Especificação oficial do USB 2.0 (USB2_LinkPowerMangement_ECN), que define o LPM para hardware USB 2.0 mais recente. Este tópico não aborda esse mecanismo de LPM USB 2.0. A finalidade deste tópico é descrever os estados do USB 3.0 LPM, especificamente U1 e U2.

Dispositivos USB 3.0 também dão suporte a . Para superar as limitações da suspensão seletiva, a especificação oficial do USB 3.0 define estados de gerenciamento de energia mais refinados. Antes de descrever esses estados e como eles podem ser usados para melhorar o gerenciamento de energia, vamos primeiro entender o conceito de um link.

O que é um link

Existe uma conexão USB entre duas portas USB:

• A porta downstream (porta DS) de um host ou um hub.
• A porta upstream (porta dos EUA) de um dispositivo ou hub anexado.

Um link é um par de portas DS e dos EUA; as portas são conhecidas como parceiros de link. Cada porta tem duas camadas. A camada física transmite ou recebe sequências de bytes ou outros sinais de controle. A camada lógica gerencia a camada física e garante um fluxo suave de informações entre os parceiros de link. A camada lógica também é responsável por qualquer buffer que possa ser necessário para o fluxo de informações.

Estados U

De acordo com a especificação USB 2.0, um link insere um estado de baixa potência (consumindo menos energia do que o estado de trabalho) somente quando o dispositivo downstream entra no estado suspenso por meio do mecanismo de suspensão seletiva. A especificação USB 3.0 separa os estados de energia do link dos estados de energia do dispositivo. A especificação define o recurso LPM (consulte Seção C.1 na especificação) que se refere ao gerenciamento de energia de camadas físicas e lógicas de um par de portas que constituem um link. A especificação define quatro estados de energia de link conhecidos como estados U, de U0 a U3. Um link ativo está no estado U0.

Depois de permanecer ocioso por um determinado período de tempo, os parceiros de vínculo entram progressivamente no U1 (em espera com saída rápida) e, em seguida, U2 (em espera com saída mais lenta). Depois que eles ficam ociosos por tempo suficiente, o software inicia a transição para u3 enviando um comando para o parceiro de link da porta DS.

As etapas exigidas pelo software, para enviar o link para u3, são idênticas às etapas necessárias para a suspensão seletiva do USB 2.0. O dispositivo deve inserir o estado suspenso quando o link entrar no U3. Como resultado, o dispositivo está sujeito a restrições semelhantes às da suspensão seletiva do USB 2.0. Para superar essas limitações, a especificação USB 3.0 define os estados U1 e U2.

Vantagens do U1 e U2

Os estados U1 e U2 foram projetados para complementar a suspensão seletiva, o que pode levar a uma economia significativa de energia. Depois que o software configura os parceiros de link para a transição U1 ou U2, o hardware entra nos estados de forma autônoma sem nenhuma intervenção de software. Os tempos de saída de U1 e U2 são muito rápidos (de microssegundos a alguns milissegundos) e têm menos impacto no desempenho dos dispositivos. Isso permite um gerenciamento de energia muito melhor, em que os links podem entrar e sair desses estados mesmo quando o dispositivo está em uso.

Por exemplo, um dispositivo com pontos de extremidade isócronos pode colocar o link para U1 ou U2 entre intervalos de serviço. Para economizar energia, quando o dispositivo estiver ocioso, ele poderá enviar seu link de upstream para esses estados mesmo antes de a suspensão seletiva ser invocada. Não há restrições sobre a quantidade de energia que o dispositivo pode desenhar quando o link está no U1 ou U2. Um dispositivo pode permanecer totalmente ligado quando o link estiver no U1 ou no U2. Portanto, ao contrário da suspensão seletiva, um dispositivo pode enviar seu link para U1 ou U2 sem perder recursos.