專利名稱：使用活躍/空閑切換的高能效以太網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及以太網(wǎng)通信，并且，更具體而言，涉及使用活躍/空閑切換的高能效以 太網(wǎng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的以太網(wǎng)解決方案要么是保持在給定速度下運(yùn)行，例如1000BASE-T，而不考 慮帶寬利用，因此消耗了超過所需的功率，要么是它們要求軟件驅(qū)動(dòng)程序放棄鏈路并自動(dòng) 協(xié)商一個(gè)新的更低的速度以節(jié)約功率，然而在該過程中鏈接丟失幾秒鐘，使得這一選擇對(duì) 于許多應(yīng)用而言是不合適的。IEEE 802. 3工作組最近已經(jīng)成立了正式命名為802. 3az的高 能效以太網(wǎng)(EEE)任務(wù)組，以通過解決當(dāng)前解決方案的上述問題來定義用于減少以太網(wǎng)的 平均功耗的解決方案。目前為止，針對(duì)EEE的IEEE任務(wù)組已有兩個(gè)提案，兩者都推薦速率 變換來跟蹤帶寬利用需求。EEE任務(wù)組所提議的速率變換是其中以太網(wǎng)通信速度可以根據(jù) 帶寬需求而上移或者下移的一種技術(shù)。例如，在低需求時(shí)段期間，速度可以從快通信速度下 移到較慢通信速度(例如，1000BASE-T到100BASE-TX)。隨著需求的增加，速度可以上移。附圖簡述隨著下面詳細(xì)描述的進(jìn)行且基于參考附圖，要求保護(hù)的主題的實(shí)施例的特征和優(yōu) 點(diǎn)將會(huì)變得顯而易見，附圖中相似的數(shù)字表示相同的部分，且其中

圖1描繪與本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例一致的功率_時(shí)間圖；圖2闡明與本公開一致的系統(tǒng)實(shí)施例；圖3描繪與本公開一致的示例性數(shù)據(jù)發(fā)送操作的流程圖；圖4描繪與本公開一致的示例性數(shù)據(jù)接收操作的流程圖；圖5A描繪根據(jù)速率變換以太網(wǎng)通信技術(shù)的功率分布圖；以及圖5B描繪與本公開一致的功率分布圖。雖然以下詳細(xì)描述將參照說明性實(shí)施例而繼續(xù)，其許多選擇、更改、或者改變對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。因此，意圖是要求保護(hù)的主題被廣義的看待，且僅如 所附權(quán)利要求中闡述的那樣來定義。詳細(xì)描述一般而言，本公開描述了一種高能效以太網(wǎng)通信方法。在這里描述的至少一個(gè)實(shí) 施例中，以太網(wǎng)控制器可以配置為在活躍功率狀態(tài)運(yùn)行以在最大可達(dá)鏈路速度上發(fā)送或接 收數(shù)據(jù)分組(當(dāng)可用時(shí))。該最大可達(dá)鏈路速度(例如，1000BASE-T (GbE)、10GBASE-T等) 可以通過以太網(wǎng)控制器和耦合到以太網(wǎng)控制器的鏈路伙伴之間的協(xié)商來決定。一旦發(fā)送 或接收了數(shù)據(jù)分組，以太網(wǎng)控制器可以配置為在空閑功率狀態(tài)運(yùn)行以減少能耗。此處使用 的“空閑功率狀態(tài)”可以定義為足以與鏈路伙伴維持打開的鏈路但不足以發(fā)送或接收數(shù)據(jù) 的功率狀態(tài)。換言之，此處使用的“空閑功率狀態(tài)”是當(dāng)在以太網(wǎng)控制器和鏈路伙伴之間維 持以太網(wǎng)通信鏈路時(shí)低于發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組的功耗狀態(tài)的臨界功耗狀態(tài)。此處使用的 “活躍功率狀態(tài)”可以包括定義為在最大可達(dá)鏈路速度上發(fā)送數(shù)據(jù)的功率狀態(tài)的“活躍數(shù)據(jù) 發(fā)送功率狀態(tài)”、和定義為在最大可達(dá)鏈路速度上接收數(shù)據(jù)的功率狀態(tài)的“活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)”。圖1描繪與本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例一致的功率_時(shí)間圖100。在這一實(shí)施例 中，數(shù)據(jù)分組102a、102b、102c可以在最大活躍功率狀態(tài)104 (例如，最大可達(dá)鏈路速度)以 突發(fā)(burst)方式發(fā)送或接收。當(dāng)數(shù)據(jù)分組可用于發(fā)送或接收時(shí)，以太網(wǎng)控制器(該圖中 未示出)可以在空閑狀態(tài)108和活躍狀態(tài)104之間切換功率。在本示例中，活躍功率狀態(tài) 104是與最大可達(dá)數(shù)據(jù)發(fā)送或接收速度相關(guān)聯(lián)的功率狀態(tài)?？臻e功率狀態(tài)108是足以與鏈 路伙伴維持打開的鏈路但不足以發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的功率狀態(tài)。在該示例中，空閑功率狀態(tài) 108代表比關(guān)閉狀態(tài)106稍大但比活躍功率狀態(tài)104低很多的功耗。在從空閑功率狀態(tài)108到活躍功率狀態(tài)104的轉(zhuǎn)換期間，可能存在第一延遲時(shí)段 110。同樣的，在從活躍功率狀態(tài)104到空閑功率狀態(tài)108的轉(zhuǎn)換期間，可能存在第二延遲 時(shí)段112。分組突發(fā)之間(例如，在突發(fā)102a和102b之間)的空閑區(qū)間114可以基于帶寬 考慮和/或數(shù)據(jù)緩沖器中可用的數(shù)據(jù)量。圖2闡明和本公開一致的系統(tǒng)實(shí)施例200。系統(tǒng)200包括主機(jī)系統(tǒng)202和以太網(wǎng) 控制器220。主機(jī)系統(tǒng)202可以包括主處理器204、芯片組電路206和系統(tǒng)存儲(chǔ)器208。主 處理器204可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器核且可以配置為運(yùn)行系統(tǒng)軟件210。系統(tǒng)軟件210 可以包括例如操作系統(tǒng)代碼212 (例如，OS核心代碼)和局域網(wǎng)(LAN)驅(qū)動(dòng)程序代碼214。 LAN驅(qū)動(dòng)程序代碼214可以配置為至少部分地控制以太網(wǎng)控制器220操作的運(yùn)行，這將在 以下更詳細(xì)地描述。系統(tǒng)存儲(chǔ)器208可以包括配置為存儲(chǔ)以太網(wǎng)控制器220將要發(fā)送或者 接收的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組的I/O存儲(chǔ)緩沖器216。芯片組電路206通?？梢园ā氨睒颉?電路(未示出)來控制處理器204、以太網(wǎng)控制器220和系統(tǒng)存儲(chǔ)器208之間的通信。此 外，芯片組電路206可以包括“南橋”電路(未示出)來控制主機(jī)系統(tǒng)202和以太網(wǎng)控制器 220之間的I/O通信?！澳蠘颉彪娐房梢园ㄗ袷鼗蛘呒嫒萦赑CI-Express通信協(xié)議的I/O 總線電路來提供芯片組電路206和以太網(wǎng)控制器220之間的通信。以太網(wǎng)控制器220可以在邏輯上和/或物理上劃分為發(fā)送通道221A和接收通道 221B。以太網(wǎng)控制器通?？梢园ㄒ蕴W(wǎng)媒體接入控制(MAC)電路222和物理接口(PHY) 電路224。MAC電路222可以包括發(fā)送MAC電路222A，其配置為將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組裝為包 括目的和源地址以及網(wǎng)絡(luò)控制信息和差錯(cuò)檢測散列值的幀或分組。MAC電路222還可以包 括接收MAC電路222B，其配置為從接收到的幀中取出數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)放入系統(tǒng)存儲(chǔ)器208。 PHY電路224可以包括配置為將數(shù)據(jù)分組編碼的編碼電路240A和配置為將數(shù)據(jù)分組解碼的 解碼電路240B。編碼電路240A和解碼電路240B可以共同實(shí)施為一個(gè)處理器(例如，數(shù)字 信號(hào)處理器)，其配置為執(zhí)行模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的編碼和解碼、模擬寄生消除(例如，串 音消除)、以及接收到的數(shù)據(jù)的恢復(fù)。PHY電路224也可包括配置為發(fā)送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分 組的發(fā)送(Tx)電路226和配置為接收一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組的接收(Rx)電路228。Rx電路 228可以包括配置為協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)接收的時(shí)序的鎖相環(huán)電路(PLL，未示出)。PHY電路224可以 耦合到以太網(wǎng)通信鏈路230。以太網(wǎng)通信鏈路230可以包括例如媒體相關(guān)接口，媒體相關(guān)接 口可以包括例如6類(Cat6)以太網(wǎng)光纜。發(fā)送MAC電路222A可以包括可控時(shí)鐘輸入242和可控功率輸入244。時(shí)鐘輸入 242通?？砂刂芃AC電路222k的時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)。功率輸入244通?？梢园ㄏ騇AC 電路222A的一個(gè)或多個(gè)部件供電的供電信號(hào)。類似地，接收MAC電路222B可以包括可控
7時(shí)鐘輸入246和可控功率輸入248。時(shí)鐘輸入246通?？砂刂芃AC電路222B的時(shí)鐘的 時(shí)鐘信號(hào)。功率輸入248通?？梢园ㄏ騇AC電路222B的一個(gè)或多個(gè)組件供電的供電信 號(hào)。編碼電路240A可以包括可控時(shí)鐘輸入254和可控功率輸入256，且解碼電路240B可以 包括可控時(shí)鐘輸入258和可控功率輸入260。發(fā)送電路226可以包括可控時(shí)鐘輸入262和 可控功率輸入264。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)送通道221A和接收通道221B的時(shí)鐘可以被獨(dú)立地 控制。并且，在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)送通道221A和接收通道221B的功率可以被獨(dú)立地控制。以太網(wǎng)控制器220可以配置為經(jīng)由通信鏈路230與鏈路伙伴232交換命令和數(shù) 據(jù)。這里使用的“鏈路伙伴”表示配置為使用以太網(wǎng)通信協(xié)議與以太網(wǎng)控制器220通信的 任意設(shè)備。在至少一個(gè)實(shí)施例中，鏈路伙伴232可以包括交換機(jī)、橋接器、路由器和/或其 他以太網(wǎng)控制器(可以和與主機(jī)系統(tǒng)202類似的主機(jī)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián))，其可以按照與這里提供 的以太網(wǎng)控制器220的描述一致的方式來配置和運(yùn)行。以太網(wǎng)控制器220可以配置為向鏈路伙伴232發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組，或者從鏈 路伙伴232接收至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。如所述的，以太網(wǎng)控制器220可以配置為至少部分地 在空閑功率狀態(tài)和活躍功率狀態(tài)運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，為了從活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)轉(zhuǎn) 換到空閑狀態(tài)，以太網(wǎng)控制器220可以配置為控制時(shí)鐘輸入242、254和/或262。為了從 活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)，以太網(wǎng)控制器220可以配置為控制時(shí)鐘輸入 246和/或258。為此，時(shí)鐘輸入242、254、262、246和/或258可以被門控(時(shí)鐘門控)以 將去往相應(yīng)電路的時(shí)鐘信號(hào)調(diào)至關(guān)閉(OFF)。為了允許非對(duì)稱功率管理，發(fā)送通路電路的時(shí)鐘輸入可以獨(dú)立于接收通路電路的 時(shí)鐘輸入來控制。這可以允許例如發(fā)送通路221A中的電路處于空閑功率狀態(tài)而接收通路 221B中的電路處于活躍狀態(tài)(或者，反之亦然)。這里所使用的時(shí)鐘門控可以提供用以實(shí) 現(xiàn)這里定義的空閑功率狀態(tài)的機(jī)制，在該空閑功率狀態(tài)中，被時(shí)鐘門控的電路的功耗足以 與鏈路伙伴232維持打開的鏈路(經(jīng)由通信鏈路230)，但是不足以供以太網(wǎng)控制器220發(fā) 送或接收數(shù)據(jù)。為了從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍功率狀態(tài)，以太網(wǎng)控制器220可配置為將 時(shí)鐘信號(hào)242、254、262、246和/或258調(diào)至打開(ON)狀態(tài)，以允許例如以太網(wǎng)控制器220 發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。以下描述以太網(wǎng)控制器220協(xié)同圖2的系統(tǒng)的其他特征在數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收期 間的操作Tx活躍轉(zhuǎn)換如所述的，以太網(wǎng)控制器220可以配置為至少部分地從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍 數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)以發(fā)送數(shù)據(jù)。為此，可以由主處理器204運(yùn)行的LAN驅(qū)動(dòng)程序代碼214 可以配置為確定存在至少一個(gè)可以是存儲(chǔ)在I/O存儲(chǔ)緩沖器216中的要發(fā)送的數(shù)據(jù)分組。 驅(qū)動(dòng)程序214可以生成發(fā)送活躍控制信號(hào)來控制以太網(wǎng)控制器220從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到 活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)。可以向發(fā)送MAC電路222k施加時(shí)鐘信號(hào)242，并且可以分別向編 碼電路240A和發(fā)送電路226施加時(shí)鐘信號(hào)254和262。如果鏈路伙伴232以同樣的方式配 置，為了使得鏈路伙伴232準(zhǔn)備好從以太網(wǎng)控制器220接收數(shù)據(jù)，發(fā)送電路226可以配置為 生成接收活躍控制信號(hào)來“喚醒”鏈路伙伴232相應(yīng)的接收電路和MAC電路。在指定的延遲 時(shí)段之后(例如，圖1中描繪的延遲時(shí)段110)，以太網(wǎng)控制器220可以開始向鏈路伙伴232 發(fā)送數(shù)據(jù)。
Tx空閑轉(zhuǎn)換如所述的，以太網(wǎng)控制器220可配置為從活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功率 狀態(tài)。為此，可以由主處理器204運(yùn)行的LAN驅(qū)動(dòng)程序代碼214可以配置為確定不存在準(zhǔn) 備好要發(fā)送的數(shù)據(jù)分組，例如通過監(jiān)視I/O存儲(chǔ)緩沖器216來確定緩沖器是否為空。驅(qū)動(dòng) 程序214可生成空閑控制信號(hào)來控制以太網(wǎng)控制器220從活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空 閑功率狀態(tài)?？梢詫?duì)去往MAC電路222k的時(shí)鐘信號(hào)242進(jìn)行門控以允許MAC電路222k下 降到空閑功耗模式。同樣的，可以對(duì)分別去往編碼電路240A和/或發(fā)送電路226的時(shí)鐘信 號(hào)254和/或262進(jìn)行門控以準(zhǔn)許編碼電路240A和/或發(fā)送電路226下降到空閑功耗模 式。如果鏈路伙伴232以同樣的方式配置，發(fā)送電路226可以配置為生成接收空閑控制信 號(hào)以將鏈路伙伴232相應(yīng)的解碼電路和MAC電路轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)。Rx活躍轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)控制器220還可以配置為至少部分地從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)接 收功率狀態(tài)以從鏈路伙伴232接收數(shù)據(jù)。為此，鏈路伙伴232可以生成去往接收電路228 的接收活躍控制信號(hào)。為此，雖然解碼電路240B和接收MAC電路222B可分別處于功率空 閑狀態(tài)，但接收電路228可以處于活躍功率狀態(tài)，使得PHY電路224與鏈路伙伴232之間的 鏈路230保持打開。鏈路伙伴232生成的接收活躍控制信號(hào)可以包括能被接收電路228接 收和識(shí)別的突發(fā)信號(hào)。響應(yīng)于此，PHY電路224可以將解碼電路240B從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換 到活躍功率狀態(tài)，且PHY電路224還可以生成接收活躍控制信號(hào)來將接收MAC電路222B從 空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍功率狀態(tài)。為此，可以分別向編碼電路240B和MAC電路222B施 加(例如，不進(jìn)行門控)時(shí)鐘信號(hào)258和246以準(zhǔn)許MAC電路222B和解碼電路240B從鏈 路伙伴232接收數(shù)據(jù)。在所定義的延遲時(shí)段后(例如，圖1描繪的延遲時(shí)段110)，以太網(wǎng)控 制器220可以開始從鏈路伙伴232接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器216中。Rx空閑轉(zhuǎn)換如所述的，以太網(wǎng)控制器220可以配置為至少部分地從活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)轉(zhuǎn) 換到空閑功率狀態(tài)。為此，PHY電路224可以配置為從鏈路伙伴232接收空閑控制信號(hào)。響 應(yīng)于此，PHY電路224可以將解碼電路240B從活躍功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)(如上面 指出的，可以包括解碼電路240B的時(shí)鐘門控)。PHY電路224還可以生成接收空閑控制信 號(hào)以將接收MAC電路222B從活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)。如上所述，在以太網(wǎng)控制器220和鏈路伙伴232之間交換的控制信號(hào)可以包括例 如由各自的PHY電路生成的包括用以轉(zhuǎn)換到活躍功率狀態(tài)或空閑功率狀態(tài)的編碼信號(hào)的 控制幀。或者，控制信號(hào)可以包括具有預(yù)定義特性的模擬突發(fā)信號(hào)，其可以被各自的PHY電 路理解為用以轉(zhuǎn)換到活躍功率狀態(tài)或空閑功率狀態(tài)的控制信號(hào)。又或者，這樣的控制信號(hào) 可以由MAC電路222以例如數(shù)據(jù)分組中的頭部或者尾部數(shù)據(jù)的形式生成。圖3描繪與本公開一致的示例性數(shù)據(jù)發(fā)送操作的流程圖300。操作可以包括確定 數(shù)據(jù)分組是否存在于存儲(chǔ)器中且可用于發(fā)送(302)。操作還可以包括生成發(fā)送活躍控制 信號(hào)以將以太網(wǎng)控制器至少部分地從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)(304)。 如果耦合到以太網(wǎng)控制器的鏈路伙伴被類似地配置，操作還可以包括生成去往鏈路伙伴的 接收活躍控制信號(hào)，使得鏈路伙伴至少部分地從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)接收狀態(tài) (306)。操作還可以包括使用最大協(xié)商速度將數(shù)據(jù)分組發(fā)送到鏈路伙伴(308)。一旦發(fā)送了數(shù)據(jù)分組，操作可以進(jìn)一步包括生成空閑控制信號(hào)以將以太網(wǎng)控制器從活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率 狀態(tài)轉(zhuǎn)換為空閑功率狀態(tài)(310)。此外，如果鏈路伙伴被類似地配置，操作還可以包括生成 去往鏈路伙伴的接收空閑控制信號(hào)，使得鏈路伙伴從活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功 率狀態(tài)(312)。圖4描繪與本公開一致的示例性數(shù)據(jù)接收操作的流程圖400。操作可以包括由以 太網(wǎng)控制器接收來自鏈路伙伴的接收活躍控制信號(hào)(402)。操作還可以包括至少部分地且 響應(yīng)于接收活躍控制信號(hào)將以太網(wǎng)控制器從空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài) (404)。操作還可以包括由以太網(wǎng)控制器從鏈路伙伴接收數(shù)據(jù)分組(406)。數(shù)據(jù)分組可以存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(408)。操作還可以包括由以太網(wǎng)控制器接收來自鏈路伙伴的接收空閑控制 信號(hào)(410)。操作還可以包括至少部分地且響應(yīng)于接收空閑控制信號(hào)將以太網(wǎng)控制器從活 躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)(412)。以上結(jié)合以太網(wǎng)控制器對(duì)空閑功率狀態(tài)的描述和其他方法相比提供了顯著的功 率節(jié)省。圖5A描繪根據(jù)速率變換以太網(wǎng)通信技術(shù)的功率分布圖502，而圖5B描繪與本公開 一致的功率分布圖504。一般而言，功耗(能耗)可以表達(dá)為功率曲線下方的面積，即， 平均功率可以定義為在給定時(shí)間區(qū)間上的能耗。如圖所示，速率變換技術(shù)的功率 分布502從第一功率水平506開始，在該水平上發(fā)送或接收是可能的但是在相對(duì)低帶寬上， 例如為最大速率的1/10或1/100，并且基于帶寬利用的增加或者其他的考慮，將功率提高 到第二高水平508上以實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)發(fā)送或接收。因此能耗定義為區(qū)域506下方和區(qū)域 508下方的面積。相反，根據(jù)本公開的功率分布504，數(shù)據(jù)在最大可達(dá)速度上發(fā)送或接收，如 區(qū)域510和511中的面積描繪的。一旦發(fā)送或接收了數(shù)據(jù)，功率就被減小到空閑功率狀態(tài) 108。速率變換技術(shù)使用的平均功率比本公開的活躍/空閑切換技術(shù)使用的平均功率要高， 特別是當(dāng)考慮到長期使用時(shí)。出乎意料的，此處的申請(qǐng)人已確定雖然在最快可達(dá)速度上工 作功率更高，但通過更快地完成發(fā)送并在數(shù)據(jù)發(fā)送或接收后轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)減少了總 功耗。前述的例子是參照以太網(wǎng)控制器的一個(gè)或多個(gè)部件的功率門控以實(shí)現(xiàn)空閑功率 狀態(tài)來描述的。在其他的實(shí)施例中，另外的或者作為時(shí)鐘門控的替換，以太網(wǎng)控制器也可以 配置為中斷去往MAC電路222和/或PHY電路224的功率(例如，功率門控)。雖然功率門 控可以實(shí)現(xiàn)這里定義的合適的空閑功率狀態(tài)，該技術(shù)可能導(dǎo)致空閑到活躍轉(zhuǎn)換之間額外的 延遲。以太網(wǎng)控制器220還可以包括I/O總線電路(未示出)來提供以太網(wǎng)控制器220 與芯片組電路206之間的I/O通信(這樣的總線電路可遵守之前提及的PCI-Express通信 協(xié)議)。以太網(wǎng)控制器還可以包括配置為在MAC電路220與PHY電路224之間提供I/O通 信的MAC/PHY接口電路(未示出)(其可以包括，例如SGMII或XAUI)。存儲(chǔ)器208和/或與以太網(wǎng)控制器220相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器(未示出)可以包括一個(gè) 或多個(gè)如下類型的存儲(chǔ)器半導(dǎo)體固件存儲(chǔ)器、可編程存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器，只讀存儲(chǔ) 器、電可編程存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，閃存，磁盤存儲(chǔ)器、和/或光盤存儲(chǔ)器。另外或者替
10換地，存儲(chǔ)器208和/或與以太網(wǎng)控制器220相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器(未示出)可以包括其他的 和/或以后開發(fā)的類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器。這里描述的方法的實(shí)施例可以用可存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)介質(zhì)上的具有將系統(tǒng)編程為執(zhí)行這些方法的指令的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。該存儲(chǔ)介質(zhì)可以 包括，但不限于，任何類型的盤，包括軟盤、光盤、壓縮盤只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)、可重寫壓縮 盤(CD-RW)和磁光碟，半導(dǎo)體設(shè)備例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)例如動(dòng)態(tài) 和靜態(tài)RAM、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M)、閃 存、磁卡或光卡、或者任何類型的適于存儲(chǔ)電子指令的介質(zhì)。其他實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)為由可編 程控制設(shè)備運(yùn)行的軟件模塊。這里描述的以太網(wǎng)通信協(xié)議能夠準(zhǔn)許使用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)的 通信。以太網(wǎng)協(xié)議可以遵守或兼容于由電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)于2002年3月公布的 題為“IEEE 802. 3標(biāo)準(zhǔn)”的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和/或該標(biāo)準(zhǔn)的后來版本。如這里所使用的，“PHY”可以定義為用于與一個(gè)或多個(gè)設(shè)備接口的對(duì)象和/或電 路，并且這樣的對(duì)象和/或電路可以由這里闡述的一個(gè)或多個(gè)通信協(xié)議所定義。PHY可以包 括物理PHY，其包括與適用的通信鏈路接口的收發(fā)機(jī)電路。PHY可以替換地和/或另外包括 虛擬PHY，其與另一個(gè)虛擬PHY或與物理PHY接口。PHY電路224可以遵守或兼容于之前提及 的IEEE 802. 3以太網(wǎng)通信協(xié)議，其可以包括例如順應(yīng)100BASE-TX、100BASE-T、10GBASE-T、 10GBASE-KR、10GBASE-KX4/XAUI、40GbE 和 / 或 lOOGbE 的 PHY 電路，和 / 或順應(yīng)以后開發(fā)的 通信協(xié)議的PHY電路。如這里的任意實(shí)施例中使用的“電路”可以包括例如單個(gè)或任意組合的硬連線電 路、可編程電路、狀態(tài)機(jī)電路、和/或存儲(chǔ)了由可編程電路運(yùn)行的指令的固件。這里已經(jīng)使用的術(shù)語和表達(dá)是作為描述的方式而不用于限制，因此在使用這些術(shù) 語和表達(dá)時(shí)，并不意圖排除所示和描述的特征(或者其一部分)的任何等價(jià)物，并且應(yīng)認(rèn)識(shí) 到在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以有多個(gè)變化形式。因此，權(quán)利要求意圖覆蓋所有這樣的等價(jià)物。
1權(quán)利要求
一種設(shè)備，包括以太網(wǎng)控制器，包括包含發(fā)送媒體接入控制(MAC)電路的MAC電路和包含發(fā)送電路的物理接口(PHY)電路，所述以太網(wǎng)控制器配置為使用以太網(wǎng)通信協(xié)議經(jīng)由耦合到所述發(fā)送電路的以太網(wǎng)通信鏈路與至少一個(gè)鏈路伙伴通信；所述發(fā)送MAC電路和所述發(fā)送電路配置為在活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)運(yùn)行以使用所述鏈路伙伴支持的最大傳輸速度向所述鏈路伙伴發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組；所述發(fā)送MAC電路和所述發(fā)送電路被進(jìn)一步配置為在發(fā)送了所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組后在空閑狀態(tài)運(yùn)行；其中所述空閑功率狀態(tài)是低于用以發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組的功耗狀態(tài)的臨界功耗狀態(tài)，且所述臨界功耗狀態(tài)維持所述發(fā)送電路和所述鏈路伙伴之間的所述以太網(wǎng)通信鏈路。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述發(fā)送電路配置為生成去往所述鏈路伙伴的空閑控制信號(hào)以使得所述鏈路伙伴轉(zhuǎn) 換到所述空閑功率狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述MAC電路進(jìn)一步包括接收MAC電路，且所述PHY電路進(jìn)一步包括配置為從所述鏈 路伙伴接收至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組的接收電路和配置為解碼來自所述鏈路伙伴的所述至少一 個(gè)數(shù)據(jù)分組的解碼電路，所述接收MAC電路和所述解碼電路進(jìn)一步配置為在數(shù)據(jù)接收活躍 功率狀態(tài)運(yùn)行以從所述鏈路伙伴接收至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組并在從所述鏈路伙伴接收了所述 數(shù)據(jù)分組后在所述空閑狀態(tài)運(yùn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述接收電路進(jìn)一步配置為從所述鏈路伙伴接收數(shù)據(jù)接收控制信號(hào)，并且響應(yīng)于所述 數(shù)據(jù)接收控制信號(hào)，所述解碼電路和所述接收MAC電路配置為從所述空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到 所述數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)以從所述鏈路伙伴接收所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述發(fā)送MAC電路配置為從主機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接收發(fā)送活躍指令，并且 響應(yīng)于所述發(fā)送活躍指令，所述發(fā)送MAC電路和至少所述發(fā)送電路配置為從所述空閑功率 狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)以發(fā)送所述數(shù)據(jù)分組。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述空閑功率狀態(tài)包括將所述發(fā)送MAC電路和所述發(fā)送電路的時(shí)鐘調(diào)至關(guān)閉狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述PHY電路進(jìn)一步包括配置為對(duì)要發(fā)送到所述鏈路伙伴的至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行 編碼的編碼電路，所述編碼電路配置為在所述活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)運(yùn)行以使用所述鏈路 伙伴支持的最大傳輸速度向所述鏈路伙伴發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組；所述編碼電路進(jìn)一步配 置為在發(fā)送了所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組之后在空閑狀態(tài)運(yùn)行。
8.一種系統(tǒng)，包括主機(jī)系統(tǒng)，包括主處理器、存儲(chǔ)器、和配置為由所述處理器執(zhí)行且至少部分地控制以太 網(wǎng)控制器的操作的局域網(wǎng)(LAN)控制器代碼；以及以太網(wǎng)控制器，包括包含發(fā)送媒體接入控制(MAC)電路的MAC電路和包含發(fā)送電路的 物理接口(PHY)電路，所述以太網(wǎng)控制器配置為使用以太網(wǎng)通信協(xié)議經(jīng)由耦合到所述發(fā)送 電路的以太網(wǎng)通信鏈路與至少一個(gè)鏈路伙伴通信；所述發(fā)送MAC電路和所述發(fā)送電路配置為在活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)運(yùn)行以使用所述鏈路伙伴支持的最大傳輸速度向所述鏈路伙 伴發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組；所述發(fā)送MAC電路和所述發(fā)送電路被進(jìn)一步配置為在發(fā)送了所 述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組后在空閑狀態(tài)運(yùn)行；其中所述空閑功率狀態(tài)是低于用以發(fā)送至少一個(gè) 數(shù)據(jù)分組的功耗狀態(tài)的臨界功耗狀態(tài)，且所述臨界功耗狀態(tài)維持所述發(fā)送電路和所述鏈路 伙伴之間的所述以太網(wǎng)通信鏈路。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送電路配置為生成去往所述鏈路伙伴的空閑控制信號(hào)以使得所述鏈路伙伴轉(zhuǎn) 換到所述空閑功率狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述MAC電路進(jìn)一步包括接收MAC電路，且所述PHY電路進(jìn)一步包括配置為從所述鏈 路伙伴接收至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組的接收電路和配置為解碼來自所述鏈路伙伴的所述至少一 個(gè)數(shù)據(jù)分組的解碼電路，所述接收MAC電路和所述解碼電路進(jìn)一步配置為在數(shù)據(jù)接收活躍 功率狀態(tài)運(yùn)行以從所述鏈路伙伴接收至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組并在從所述鏈路伙伴接收了所述 數(shù)據(jù)分組后在所述空閑狀態(tài)運(yùn)行。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述接收電路進(jìn)一步配置為從所述鏈路伙伴接收數(shù)據(jù)接收控制信號(hào)，并且響應(yīng)于所述 數(shù)據(jù)接收控制信號(hào)，所述解碼電路和所述接收MAC電路配置為從所述空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到 所述數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)以從所述鏈路伙伴接收所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送MAC電路配置為從主機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接收發(fā)送活躍指令，并且 響應(yīng)于所述發(fā)送活躍指令，所述發(fā)送MAC電路和至少所述發(fā)送電路配置為從所述空閑功率 狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)以發(fā)送所述數(shù)據(jù)分組。
13.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述空閑功率狀態(tài)包括將所述發(fā)送MAC電路和所述發(fā)送電路的時(shí)鐘調(diào)至關(guān)閉狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述PHY電路進(jìn)一步包括配置為對(duì)要發(fā)送到所述鏈路伙伴的至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行 編碼的編碼電路，所述編碼電路配置為在所述活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)運(yùn)行以使用所述鏈路 伙伴支持的最大傳輸速度向所述鏈路伙伴發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組；所述編碼電路進(jìn)一步配 置為在發(fā)送了所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組之后在空閑狀態(tài)運(yùn)行。
15.一種方法，包括確定至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組已準(zhǔn)備好發(fā)送；生成發(fā)送活躍控制信號(hào)以至少部分地將媒體接入控制(MAC)電路和發(fā)送電路從空閑 功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)；使用以太網(wǎng)通信協(xié)議在以太網(wǎng)通信鏈路上向耦合到發(fā)送電路的鏈路伙伴發(fā)送所述至 少一個(gè)數(shù)據(jù)分組；以及在所述數(shù)據(jù)分組被發(fā)送后生成空閑控制信號(hào)以至少部分地將所述MAC電路和所述發(fā) 送電路轉(zhuǎn)換到所述空閑功率狀態(tài)；其中所述空閑功率狀態(tài)是低于用以發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分 組的功耗狀態(tài)的臨界功耗狀態(tài)，且所述臨界功耗狀態(tài)維持所述發(fā)送電路和所述鏈路伙伴之 間的所述以太網(wǎng)通信鏈路。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括生成去往所述鏈路伙伴的接收活躍控制信號(hào)以使得所述鏈路伙伴從所述空閑功率狀 態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)接收狀態(tài)以接收所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括生成去往所述鏈路伙伴的接收空閑控制信號(hào)以使得所述鏈路伙伴從所述活躍數(shù)據(jù)接 收功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述空閑功率狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括由接收電路接收來自所述鏈路伙伴的接收活躍控制信號(hào)；以及至少部分地且響應(yīng)于所述接收活躍控制信號(hào)將所述MAC電路從所述空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn) 換到活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)以從鏈路伙伴接收至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在接收了所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組后，由所述接收電路接收來自所述鏈路伙伴的接收空 閑控制信號(hào)；以及響應(yīng)于所述接收空閑控制信號(hào)，將所述MAC電路轉(zhuǎn)換到所述空閑功率狀態(tài)。
20.一種物品，包括其上存儲(chǔ)有指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令當(dāng)由處理器運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致如下操作確定至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組已準(zhǔn)備好發(fā)送；生成發(fā)送活躍控制信號(hào)以至少部分地將媒體接入控制(MAC)電路和發(fā)送電路從空閑 功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)發(fā)送功率狀態(tài)；使用以太網(wǎng)通信協(xié)議在以太網(wǎng)通信鏈路上向耦合到發(fā)送電路的鏈路伙伴發(fā)送所述至 少一個(gè)數(shù)據(jù)分組；以及在所述數(shù)據(jù)分組被發(fā)送后生成空閑控制信號(hào)以至少部分地將所述MAC電路和所述發(fā) 送電路轉(zhuǎn)換到所述空閑功率狀態(tài)；其中所述空閑功率狀態(tài)是低于用以發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)分 組的功耗狀態(tài)的臨界功耗狀態(tài)，且所述臨界功耗狀態(tài)維持所述發(fā)送電路和所述鏈路伙伴之 間的所述以太網(wǎng)通信鏈路。
21.如權(quán)利要求20所述的物品，其特征在于，所述指令當(dāng)由所述處理器運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致如 下的附加操作生成去往所述鏈路伙伴的接收活躍控制信號(hào)以使得所述鏈路伙伴從所述空閑功率狀 態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)接收狀態(tài)以接收所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。
22.如權(quán)利要求20所述的物品，其特征在于，所述指令當(dāng)由所述處理器運(yùn)行時(shí)將導(dǎo)致 如下的附加操作生成去往所述鏈路伙伴的接收空閑控制信號(hào)以使得所述鏈路伙伴從所述活躍數(shù)據(jù)接 收功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑功率狀態(tài)。
23.如權(quán)利要求20所述的物品，其特征在于，所述指令當(dāng)由所述處理器運(yùn)行時(shí)將導(dǎo)致 如下的附加操作至少部分地且響應(yīng)于由接收電路從所述鏈路伙伴接收的所述接收活躍控制信號(hào)將所 述MAC電路從所述空閑功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍數(shù)據(jù)接收功率狀態(tài)以從所述鏈路伙伴接收至 少一個(gè)數(shù)據(jù)分組。
24.如權(quán)利要求23所述的物品，其特征在于，所述指令當(dāng)由所述處理器運(yùn)行時(shí)將導(dǎo)致如下的附加操作在接收了所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組后，由所述接收電路接收來自所述鏈路伙伴的接收空閑控制信號(hào)；以及至少部分地且響應(yīng)于在接收了所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)分組后由所述接收電路從所述鏈路 伙伴接收的接收空閑控制信號(hào)，將所述MAC電路轉(zhuǎn)換到所述空閑功率狀態(tài)。
全文摘要
一般而言，本公開描述了一種高能效以太網(wǎng)通信方法。在這里描述的至少一個(gè)實(shí)施例中，以太網(wǎng)控制器可以配置為在活躍功率狀態(tài)運(yùn)行從而以最大可達(dá)鏈路速度發(fā)送或接收數(shù)據(jù)分組。該最大可達(dá)鏈路速度可以通過以太網(wǎng)控制器與耦合到以太網(wǎng)控制器的鏈路伙伴之間的協(xié)商來決定。一旦發(fā)送或接收了數(shù)據(jù)分組，以太網(wǎng)控制器可以配置為在空閑功率狀態(tài)運(yùn)行以減少能耗。
文檔編號(hào)H04L29/02GK101855865SQ200880115221
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
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