Механизм управления питанием канала USB 3.0

В этом разделе описывается механизм управления питанием связи (LPM) USB 3.0.

Существует надстройка для официальной спецификации USB 2.0 (USB2_LinkPowerMangement_ECN), которая определяет LPM для более нового оборудования USB 2.0. В этом разделе не рассматривается механизм LPM USB 2.0. Цель этого раздела — описать состояния LPM USB 3.0, в частности U1 и U2.

Устройства USB 3.0 также поддерживают. Чтобы преодолеть ограничения выборочной приостановки, официальная спецификация USB 3.0 определяет более точные состояния управления питанием. Прежде чем описывать эти режимы и то, как их можно использовать для улучшения управления питанием, сначала рассмотрим концепцию связи.

Что такое ссылка

USB-подключение существует между двумя USB-портами:

• Нисходящий порт (порт DS) узла или концентратора.
• Исходящий порт (порт США) подключенного устройства или концентратора.

Соединение — это пара портов DS и UP; порты называются партнерами соединения. Каждый порт имеет два слоя. Физический уровень передает или получает последовательности байтов или других сигналов управления. Логический слой управляет физическим уровнем и обеспечивает гладкий поток информации между партнерами связи. Логический слой также отвечает за любую буферизацию, которая может потребоваться для потока информации.

Состояния U

Согласно спецификации USB 2.0, ссылка входит в состояние низкой мощности (потребляя меньше энергии, чем рабочее состояние), только если нижнее устройство входит в приостановленное состояние через выборочный механизм приостановки. Спецификация USB 3.0 разделяет состояния питания соединения и состояния питания устройства. Спецификация определяет функцию LPM (см. раздел C.1 в спецификации), которая относится к управлению питанием физических и логических слоев пары портов, составляющих ссылку. Спецификация определяет четыре состояния питания связи, известные как состояния U, от U0 до U3. Активная ссылка находится в состоянии U0.

После простоя в течение определенного периода времени партнеры по соединению последовательно переходят в режим ожидания U1 (с быстрым выходом), а затем в режим ожидания U2 (с более медленным выходом). После достаточного времени бездействия программное обеспечение инициирует переход в состояние U3, отправив команду партнеру по подключению к порту DS.

Действия, необходимые программному обеспечению для отправки ссылки на U3, идентичны шагам, необходимым для выборочной приостановки USB 2.0. Устройство должно перейти в приостановленное состояние, когда связь входит в U3. В результате устройство имеет аналогичные ограничения, как и при выборочной приостановке USB 2.0. Чтобы преодолеть эти ограничения, спецификация USB 3.0 определяет состояния U1 и U2.

Преимущества U1 и U2

Состояния U1 и U2 предназначены для дополнения функции выборочной приостановки, что может привести к значительной экономии энергии. После того как программное обеспечение настраивает партнеров по каналу для перехода на U1 или U2, оборудование автономно входит в режимы без какого-либо программного вмешательства. Время выхода из U1 и U2 очень быстрое (от микросекунд до нескольких миллисекунд) и меньше влияет на производительность устройств. Это позволяет значительно улучшить управление энергопотреблением, при котором соединения могут входить в эти состояния и выходить из них даже при использовании устройства.

Например, устройство с изохронными конечными точками может поместить ссылку на U1 или U2 между интервалами обслуживания. Чтобы сэкономить электроэнергию, когда устройство неактивно, оно может перевести свою вышестоящую связь в эти состояния даже до активации выборочного приостановления. Нет ограничений на то, сколько энергии устройство может потреблять, когда соединение находится в состояниях U1 или U2. Устройство может оставаться полностью включённым, если соединение находится в U1 или U2. Поэтому, в отличие от выборочной приостановки, устройство может отправлять свою ссылку на U1 или U2 без потери каких-либо возможностей.