활성 전원 관리 상태로부터의 탈출 대기 시간의 최적화 document_id A220623073158

전원 관리는 컴퓨터 시스템 구성요소 설계에서 중요한 요소가 되어왔고 앞으로도 계속 중요한 요소일 것이다. 전력 소비를 감소시키는 하나의 기술은, 상호접속이 소정 기간 동안 유휴(idle)일 때 입력 및/또는 출력 버퍼 회로들을 끄는 것이다. 산업계가 수용하고 있는 하나의 상호접속 구현은 PCI Express 규격(PCI Express Base Specification, revision 1.0a)에 기초한다. PCI Express 규격은 "L0s"라고 불리는 활성 전원 관리 상태를 정의한다. 이 상태에서, 디바이스는 자신의 송신기가 7us 동안 유휴이면 언제든지 전력을 절약하기 위해 송신기들을 끈다. PCI Express 지점간 링크(point-to-point link)의 한 쪽의 송신 디바이스는, 송신 디바이스가 L0s 상태로 들어간다는 것을 링크의 다른 쪽의 수신 디바이스에게 전하는 것이 필요하다. 이것은 "전기적 유휴 순서화 세트(electrical idle ordered set)"라고 불리는 정보 패킷을 수신 디바이스에 전달함으로써 이루어진다. 전기적 유휴 순서화 세트를 수신함에 응답하여, 수신 디바이스는 L0s 상태로 들어가고 (입력 버퍼들을 포함하는) 자신의 수신기 회로를 끈다. 송신 디바이스가 L0s 상태를 탈출하고 수신 디바이스와의 통신을 재개하기를 원할 때, 송신 디바이스는 일련의 "FTS(fast training sets)"를 전달하는 것에 의해 시작된다. FTS는 수신 디바이스에 의해 인식되는 특별한 캐릭터들을 포함하고 상호접속 상에서 활동이 없는 기간 후에 수신 디바이스가 비트 및 심볼 동기화(synchronization)를 달성할 수 있게 한다. 전형적인 FTS는 길이가 4바이트이다. FTS 시리즈(series)는 수신 디바이스 입력 회로에서 수신되고, 비트 및 심볼 동기화가 달성된 후에 FTS는 수신기 파이프라인 회로를 통해 이동하고, FTS에 응답하여 수신 디바이스가 L0s 상태에서 빠져나오게 하는 전원 관리 유닛에 의해 수신된다. 전형적인 PCI Express 디바이스는 20 정도의 심볼 클럭 기간의 파이프라인 지연을 가질 수 있다. 송신 디바이스에 의해 수신 디바이스로 송신되어야 하는 FTS의 수는, 수신 디바이스가 상호접속 상의 활동을 인식하고 수신기 회로를 켜고, 비트 및 심볼 로크(lock)를 달성하고, 수신기 파이프라인 로직을 리셋하는데 요구될 수 있는 가장 긴 시간의 길이에 의존한다. 송신 디바이스 및 수신 디바이스가 서로의 존재를 처음으로 검출할 때(아마도 시스템이 시작할 때에), L0s 상태를 빠져나올 때 송신 디바이스에 의해 수신 디바이스로 송신되어야 하는 FTS의 최소 개수를 수신 디바이스가 송신 디바이스에 전달해야 한다. 송신 디바이스가 (전기적 유휴 순서화 세트를 수신 디바이스에 보내는) L0s에 들어가고 급속히 (20ns 이내에) L0s를 빠져나올 때(그것에 의해 FTS 시리즈들의 전송이 시작된다) 문제가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 전기적 유휴 순서화 세트가 수신 디바이스 파이프라인을 통해 이동하여 전원 관리 유닛에 의해 인식될 기회를 갖기 전에 송신 디바이스는, L0s를 빠져나와 FTS의 전송을 시작할 것이다. 이러한 상황에서, 전원 관리 유닛은 송신 디바이스가 이미 FTS를 보내고 있음에도 불구하고 수신 디바이스가 (수신기 회로를 끄는) L0s 상태에 들어가게 할 것이다. 수신 디바이스는 상호접속 상의 계속된 활동에 응답하여 그 후 곧 L0s를 빠져나오겠지만, 다수의 FTS는 수신 디바이스에 의해 인식되지 못하고 사라질 것이다. 그리하여, 송신 디바이스는 수신 디바이스가 보다 높은 레벨의 패킷들을 수신할 준비가 되기 전에 그러한 패킷들을 보내기 시작할 수 있고, 그 데이터는 손실될 것이다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 송신 디바이스가 L0s 상태에서 빠져나올 때 송신 디바이스에서 수신 디바이스로 송신되어야 하는 FTS의 최소 개수가 부풀려져 파이프라인 지연 시간을 커버하고, 그것에 의해 수신 디바이스가 L0s 상태에 들어가고 빠져나올 적절한 시간을 얻고, 송신 디바이스가 L0s에 급속히 들어갔다가 빠져나올 경우라도 보다 높은 레벨의 패킷 데이터를 수신할 준비가 되도록 보증한다. L0s와 같은 저전력 상태들은, 가능한 빠르게 들어가고 나올 수 있는 경우 가장 유용하다. 낮은 출입 대기 시간은, 상호접속 성능에 불리한 영향을 끼치지 않고 저전력 상태들이 보다 자유롭게 적용될 수 있게 한다.