Meccanismo di gestione alimentazione del collegamento USB 3.0

Questo argomento descrive il meccanismo di risparmio energia del collegamento USB 3.0 (LPM).

C'è un addendum alla specifica USB 2.0 ufficiale (USB2_LinkPowerMangement_ECN), che definisce LPM per l'hardware USB 2.0 più recente. In questo argomento non viene illustrato il meccanismo LPM USB 2.0. Lo scopo di questo argomento è descrivere gli stati di USB 3.0 LPM, in particolare U1 e U2.

I dispositivi USB 3.0 supportano anche . Per superare le limitazioni della sospensione selettiva, la specifica USB 3.0 ufficiale definisce stati di risparmio energia con granularità fine. Prima di descrivere questi stati e come possono essere usati per migliorare il risparmio energia, è necessario prima comprendere il concetto di collegamento.

Che cos'è un collegamento

Esiste una connessione USB tra due porte USB:

• Porta downstream (porta DS) di un host o di un hub.
• Porta upstream (porta US) di un dispositivo o un hub collegato.

Un collegamento è una coppia di porte DS e US; le porte sono note come partner di collegamento. Ogni porta ha due livelli. Il livello fisico trasmette o riceve sequenze di byte o altri segnali di controllo. Il livello logico gestisce il livello fisico e garantisce un flusso uniforme di informazioni tra i partner di collegamento. Il livello logico è anche responsabile di qualsiasi buffering che potrebbe essere necessario per il flusso di informazioni.

Stati U

In base alla specifica USB 2.0, un collegamento entra in uno stato di bassa potenza (consumando meno potenza dello stato di lavoro) solo quando il dispositivo downstream entra nello stato sospeso tramite il meccanismo di sospensione selettiva. La specifica USB 3.0 separa gli stati di alimentazione del collegamento dagli stati di alimentazione del dispositivo. La specifica definisce la funzionalità LPM (vedere la sezione C.1 nella specifica) che fa riferimento al risparmio energia dei livelli fisici e logici di una coppia di porte che costituiscono un collegamento. La specifica definisce quattro stati di alimentazione dei collegamenti noti come stati U, da U0 a U3. Un collegamento attivo si trova nello stato U0.

Dopo aver rimanente l'inattività per un determinato periodo di tempo, i partner di collegamento immettono progressivamente U1 (standby con uscita rapida) e quindi U2 (standby con uscita più lenta). Dopo che sono inattive per un tempo sufficiente, il software avvia la transizione a U3 inviando un comando al partner di collegamento della porta DS.

I passaggi richiesti dal software, per inviare il collegamento a U3, sono identici ai passaggi necessari per la sospensione selettiva USB 2.0. Il dispositivo deve entrare nello stato sospeso quando il collegamento entra in U3. Di conseguenza, il dispositivo è soggetto a restrizioni simili a quella della sospensione selettiva USB 2.0. Per superare tali limitazioni, la specifica USB 3.0 definisce gli stati U1 e U2.

Vantaggi di U1 e U2

Gli stati U1 e U2 sono progettati per integrare la sospensione selettiva, che può portare a un notevole risparmio energetico. Dopo che il software configura i partner di collegamento per la transizione U1 o U2, l'hardware entra in stato autonomo senza alcun intervento software. I tempi di uscita da U1 e U2 sono molto veloci (da microsecondi a pochi millisecondi) e hanno meno impatto sulle prestazioni dei dispositivi. Ciò consente un risparmio energia molto migliore in cui i collegamenti possono entrare e uscire da questi stati anche quando il dispositivo è in uso.

Ad esempio, un dispositivo con endpoint isocroni può inserire il collegamento a U1 o U2 tra intervalli di servizio. Per risparmiare energia, quando il dispositivo è inattivo, può inviare il collegamento upstream a tali stati anche prima che venga richiamata la sospensione selettiva. Non ci sono restrizioni sulla potenza che il dispositivo può disegnare quando il collegamento si trova in U1 o U2. Un dispositivo potrebbe rimanere completamente alimentato quando il collegamento è in U1 o U2. Pertanto, a differenza della sospensione selettiva, un dispositivo può inviare il collegamento a U1 o U2 senza perdere alcuna funzionalità.