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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen ein System und ein
Verfahren zur Optimierung des Stromverbrauchs. Genauer gesagt betrifft
die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zur Optimierung
des Stromverbrauchs in einer mobilen Umgebung (zum Beispiel ein
mobiles Kommunikationssystem).
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Digitale
Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsnetze, die über Kupferkabel und Glasfaserkabel laufen,
werden in vielen Netzwerkkommunikationsanwendungen verwendet. Ethernet
und Fiber Channel sind zwei Kommunikationsprotokolle, die in hohem
Maße verwendet
werden und die sich als Antwort auf den steigenden Bedarf nach höheren Datenübertragungsgeschwindigkeiten
und höherer
Bandbreite in Kommunikationssystemen immer weiter entwickeln. In
dem Maße,
in dem solche Datenübertragungsgeschwindigkeits- und Bandbreitenanforderungen
immer weiter steigen, werden Gigabit Ethernet Übertragungsraten entwickelt
und in Hochleistungsnetzwerken implementiert. Solche Gigabit Ethernet Übertragungen
stellen eine höhere
Performanz für
viele Geschäftsanwendungen
bereit, während
sie die Abwärtskompatibilität mit bestehenden Ethernet-Netzwerken
aufrechterhalten.
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Das
Open Systems Interconnection bzw. OSI-Modell (ISO Standard) wurde
entwickelt, um eine Standardisierung für das Verknüpfen von heterogenen Computer-
und Kommunikationssystemen festzulegen. Dieses Modell beschreibt
den Fluss von Informationen von einer Software-Anwendung eines ersten
Computersystems zu einer Software-Anwendung eines zweiten Computersystems
durch ein Netzwerkmedium.
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Das
OSI-Modell weist sieben unterschiedliche Funktionsschichten auf,
die die Schicht 7, eine Anwendungsschicht, die Schicht 6,
eine Darstellungsschicht, die Schicht 5, eine Sitzungsschicht,
die Schicht 4, eine Transportschicht, die Schicht 3,
eine Vermittlungsschicht bzw. Netzwerkschicht, die Schicht 2,
eine Leitungsschicht, und die Schicht 1, eine physikalische
Schicht umfassen. Es ist bedeutend, dass jede OSI-Schicht bestimmte
Aufgaben beschreibt, die notwendig sind, um den Transfer von Informationen
durch miteinander verbundene Schichten und schließlich durch
das Netz zu ermögli chen. Ungeachtet
dessen beschreibt das OSI-Modell keine bestimmte Implementierung
der verschiedenen Schichten.
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Die
OSI-Schichten 1 bis 4 wickeln im Allgemeinen die
Netzsteuerung, die Datenübertragung und
den Empfang ab. Die Schichten 5 bis 7 handhaben
Anwendungsangelegenheiten. Die speziellen Funktionen jeder Schicht
können
in Abhängigkeit
von solchen Faktoren wie Protokoll und Schnittstellenanforderungen
oder Spezifikationen, die für
die Implementierung einer speziellen Schicht notwendig sind, variieren.
Zum Beispiel kann das Ethernet-Protokoll eine Kollisionserkennung
und eine Übertragungsmediumsüberprüfung in
der physikalischen Schicht bereitstellen. Die Schicht 1,
die physikalische Schicht (alternativ als "PHY" bezeichnet)
ist verantwortlich für die
Handhabung aller elektrischen, optischen, optoelektrischen und mechanischen
Anforderungen an der Schnittstelle zu den Kommunikationsmedien.
Bemerkenswerterweise kann die physikalische Schicht den Transfer
von elektrischen Signalen ermöglichen,
die einen Informations-Bitstrom repräsentieren. Die physikalische
Schicht kann auch solche Dienste wie das Codieren, Decodieren, die
Synchronisierung, die Taktdatenwiederherstellung und die Übertragung
und den Empfang von Bitströmen
bereitstellen. Bei Anwendungen mit hoher Bandbreite, die Übertragungsgeschwindigkeiten
in der Größenordnung
von Gigabit aufweisen, können
elektrische, optische und/oder elektrooptische Hochgeschwindigkeits-Transceiver verwendet
werden, um diese Schicht zu implementieren.
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Geschürt von der
Einbeziehung von Gigabit Ethernet Controllern (wobei das Gigabit
Ethernet alternativ als "GbE" bezeichnet wird)
in Desktop-PCs (PCs als Tischgeräte),
sind die Gigabit Ethernet Verbindungen dramatisch angewachsen. Es
wird in Betracht gezogen, dass solch ein Übergang auf GbE wenigstens
teilweise durch die Verfügbarkeit
von Einzelchip-GbE-Controllern vorangetrieben wird, die etwa den
gleichen Preis wie existierende Fast Ethernet Controller (d.h.,
100 Megabit/Sekunde (Mbps) Ethernet Übertragung) aufweisen.
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Die
WO 02/28019 und die
US 5805597 offenbaren
Fast Ethernet Controller und Gigabit Ethernet Controller, die einen
niedrigen Energiemodus bzw. einen Modus mit niedriger Leistung bereitstellen,
wenn nur eine begrenzte Kommunikation auftritt.
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Im
Allgemeinen bieten die durchschnittlichen mobilen PCs nicht die
gleiche GbE-Konnektivität,
die von Desktop-PCs bereitgestellt wird, und zwar aufgrund der hohen
Verlustleistung, der übermäßigen Wärmeerzeugung
und des fehlenden Power Managements, das mit den im Augenblick verfügbaren GbE-Controllern
assoziiert ist. Aber die Entwicklung von wirtschaftlichen GbE-Controllern mit hohem
Wirkungsgrad kann die Einführung
einer solchen GbE-Technologie
in mobilen PCs erleichtern und zu dem gesamten Lieferungswachstum
an Gigabit Ethernet sowohl in mobilen PCs als auch in Desktop-PCs
beitragen.
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Es
ist wünschenswert,
die Aufnahme von GbE auf dem Markt dadurch zu erweitern, dass die Systemkosten
herabgesetzt werden und die Performanz und die Zuverlässigkeit
von GbE-Controllern gesteigert werden, wobei einige Schlüsselfaktoren zur
Bestimmung der Zuverlässigkeit
die thermische Dissipation und das Paketdesign sind. Es ist außerdem wünschenswert,
den Übergang
von mobilen PCs (zusammen mit den Desktop-PCs) auf Gigabit Ethernet
zu ermöglichen,
indem die Leistungsverlustgrade verringert werden.
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Weitere
Beschränkungen
und Nachteile der herkömmlichen
und traditionellen Lösungswege
werden den Fachleuten auf diesem Gebiet durch den Vergleich solcher
Systeme mit der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden, wie diese
in dem restlichen Teil der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert
ist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen ein System und
ein Verfahren zur Optimierung des Stromverbrauchs, wie diese in
den unabhängigen
Ansprüchen
1 und 14 spezifiziert sind. Genauer gesagt betrifft die vorliegende
Erfindung ein System und ein Verfahren zur Optimierung des Stromverbrauchs
in einer mobilen Umgebung (zum Beispiel ein mobiles Kommunikationssystem).
In einem Ausführungsbeispiel
wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung eine Zuverlässigkeit
aufweist, die viermal größer als die
der konkurrierenden Lösungen
ist. Beispielhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
jeden Aspekt der Erfah rung von PC-Endbenutzern verbessern, indem
sie eine höhere
Vernetzungsperformanz, eine längere
Akkubetriebsdauer, eine höhere
Zuverlässigkeit
und niedrigere Kosten liefern.
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Diese
und weitere Vorteile, Ausführungsformen
und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie auch Einzelheiten
eines veranschaulichten Ausführungsbeispiels
davon werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den nachfolgenden
Zeichnungen besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Blockdiagramms einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
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2 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Blockdiagramms einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, die der Vorrichtung von 1 ähnlich ist
und die mit einem Host-Chipsatz kommuniziert;
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3 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Blockdiagramms einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, die der Vorrichtung von 1 ähnlich ist
und sich in einem Ruhezustand (Power-Down-Modus) befindet;
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4 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Ablaufdiagramms auf hoher Ebene, das ein Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zur Optimierung des Stromverbrauchs veranschaulicht;
und
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die 5A, 5B, 5C und 5D veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
eines detaillierten Ablaufdiagramms, das ein Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zur Optimierung des Stromverbrauchs
veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren
zur Optimierung des Stromverbrauchs in einer Netzwerkumgebung (zum
Beispiel eine mobile Netzwerkumgebung). Beispielhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
die Erfahrung des PC-Endbenutzers
verbessern, indem sie eine hohe Vernetzungsperformanz, eine verlängerte Akkubetriebsdauer,
das Bereitstellen einer hohen Zuverlässigkeit und niedrige Kosten
liefern. Solche beispielhaften Ausführungsbeispiele können den
Stromverbrauch in dem PC bei manchen Anwendungen auf etwa 900 mW
reduzieren, was etwa die Hälfte
des Stroms ist, der von im Augenblick zur Verfügung stehenden Lösungen verbraucht
wird. Eine solche Stromreduzierung kann beispielhafte GbE-Controller bereitstellen,
die eine bis zu etwa viermal größere Zuverlässigkeit
als im Augenblick zur Verfügung
stehende Controller aufweisen. Genauer gesagt ermöglichen
beispielhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung den Wechsel von PCs (zum Beispiel mobile
PCs oder Laptop-PCs) zu Gigabit Ethernet, indem der äquivalente
Leistungsverlust auf Grade reduziert wird, die sogar noch niedriger
sind als diejenigen, die mit bekannten 10/100 Fast Ethernet Lösungen assoziiert
sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung, die so ausgelegt ist,
dass sie mit einem Treiber oder einem Controller (zum Beispiel einem
32 Bit PCI-Controller, der in mobilen Anwendungen über einen
PCI-Bus verwendet wird) kommunizieren kann. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung verringert den Stromverbrauch in einigen Anwendungen
auf etwa 900 mW. Im Falle eines Betriebs unter den gleichen Bedingungen
kann ein solches beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Controllers
etwa 40% weniger Strom als im Augenblick zur Verfügung stehende 10/100
Fast Ethernet Lösungen
und etwa 50% weniger Strom als im Augenblick zur Verfügung stehende Gigabit
Lösungen
verbrauchen, die bei 1000 Mbps laufen. Außerdem fragen die beispielhaften
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung die Performanzanforderungen der mobilen
PCs ab und reduzieren die Leistungspegel auf intelligente Weise und
automatisch. Dies kann zu einer dramatischen Verlängerung
der PC-Akkubetriebsdauer führen.
Außerdem
ermöglicht
der niedrigere Gesamtstromverbrauch eine bessere thermische Performanz – ein Schlüsselfaktor
bei dem Design von mobilen PCs. Des Weiteren können beispielhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eine Lösung für eine Anwendung mit einem
Gigabit Ethernet Einzel chip-LAN-Adapter (alternativ als "NIC" (Network Interface
Card) bezeichnet) und -LANs mit hohem Verkehrsaufkommen auf einer
Hauptplatine (alternativ als "LOM" (LANs on Motherboard)
bezeichnet) bereitstellen. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass die Vorrichtung
Schnittstellen für
mobile Anwendungen wie etwa PCI v2.2, MiniPCI und CardBus Formfaktoren
bereitstellen kann.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung, die so ausgelegt
ist, dass sie mit einem Treiber oder einem Controller kommunizieren
kann (zum Beispiel einem 32 Bit PCI-Controller, der in Desktop-PCs
und Arbeitsplatzrechnern verwendet wird). Beispielhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
gegenüber
augenblicklichen 10/100 Ethernet Verbindungen, die in alltäglichen
Geschäftsanwendungen
verwendet werden, eine Performanzverbesserung von bis zu etwa 341
bereitstellen, während
sie die Zeit zur Durchführung
von Routinewartungsoperationen um bis zu zwei Drittel reduzieren.
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Es
wird auch in Betracht gezogen, dass ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung so ausgelegt ist, dass es sowohl in mobilen Anwendungen
als auch in Desktop-Anwendungen verwendet werden kann. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung so ausgelegt, dass sie sowohl mit mobilen PC-Anwendungen als auch
mit Desktop-Anwendungen verwendet werden kann.
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Ein
Merkmal eines beispielhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung betrifft das effiziente Power Management. Derartige beispielhafte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind so ausgelegt, dass sie einen oder
mehrere Energiezustände
der Vorrichtung unterstützen
können (d.h.
niedrigere Energiemodi), die von dem Benutzer nicht erfassbar sind,
die die Power Management Zustände
D0, D1, D2, D3 heiß (stromführend) und
D3 kalt (stromlos) einschließen.
Zum Beispiel kann sich die Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel
in dem Sperrzustand befinden, obwohl sich das größere System (d.h. zum Beispiel
der mobile PC) in einem Betriebszustand befindet. Es wird in Betracht
gezogen, dass ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Implementierung eines oder mehrerer Power
Management Zustände
allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der Vorrichtungsenergiezustände umfassen
kann.
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Es
sollte klar sein, dass die Begriffe erster, ganz ein bzw. vollständig eingeschaltet,
zweiter, stationärer,
dritter, Reise-, vierter und niedrigere Energie bzw. geringere Leistung
Bezeichnungen sind, die nur zu Diskussionszwecken verwendet werden.
Diese Begriffe sind zugeordnet, um zwischen unterschiedlichen Energiemodi
und -zuständen
unterscheiden zu können
und beschränken
ansonsten die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in keinster Weise.
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1 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, die allgemein mit 10 bezeichnet
wird. In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Vorrichtung 10 wenigstens eine PHY 12 (zum
Beispiel eine 10/100/1000 Base-T PHY) und einen Medienzugangs-Controller 14 (alternativ
als "MAC" bezeichnet), (zum
Beispiel ein 10/100/1000 Base-T MAC). In einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst die physikalische Schicht bzw.
PHY 12 eine Einzelchip-Mehrfach-Teilschicht-PHY (alternativ
als "PHY", "Gigabit PHY" oder GPHY" bezeichnet), obwohl
andere Vorrichtungen und Ausführungsbeispiele
in Betracht gezogen werden. In einem Ausführungsbeispiel ist die PHY 12 vollständig kompatibel
mit wenigstens dem IEEE 802.3 Standard für die Autonegotiation der Geschwindigkeit,
während
der MAC 14 zum Beispiel ein MAC ist, der mit dem IEEE 802.3
mit dreifacher Geschwindigkeit konform ist.
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In
dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist der MAC 14 mit der PHY 12 durch wenigstens
eine Verbindung oder eine Schnittstelle 13 gekoppelt und
mit dieser verbunden. Im Allgemeinen umfasst der MAC 14 wenigstens
eine Teilschicht einer Leitungssteuerungsschicht, die die physikalische Verbindung
mit einem Netzwerk mit mehreren Systemen der höheren Schichten gemeinsam benutzt.
Die Einzelchip-Mehrfach-Teilschicht-PHY 12 kann durch eine Übertragungs-
und Empfangsschnittstelle oder -verbindung 17 an einem
Gigabit-Netzwerk (nicht gezeigt) angeschlossen sein. In einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Übertragungs-
und Empfangsschnittstelle 17 jeweils serielle 1 Gigabit Übertragungs-
und Empfangsschnittstellen 16 und 18. Der MAC 14 kommuniziert
mit einer PCI-Vorrichtung bzw. einem PCI-Controller 21 unter
Verwendung eines PCI-Busses oder einer PCI-Schnittstelle 20.
Andere Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung werden in Betracht gezogen, die zusätzlich zu
der PHY 12 und dem MAC 14 wenigstens einen Prozessor,
einen PLL, einen Speicher, eine Speichersteuerung, einen Pufferspeicher
und eine PCI umfassen können.
Des Weiteren wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung
eine Gigabit Ethernet Einzelchip-NIC oder -LOM-Lösung umfassen kann.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass Kommunikationsvorrichtungen zu jeder
gewissen Zeit in einem einer Vielzahl von möglichen Energiemodi betrieben werden
oder existieren können.
Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung werden vier beispielhafte Energiemodi
diskutiert, obwohl andere oder eine unterschiedliche Anzahl von
Modi in Betracht kommen. In einem ersten oder vollständig eingeschalteten
Modus bzw. Ganz-ein-Modus überträgt und/oder
empfängt
die Kommunikationsvorrichtung einen hohen Betrag an Datenverkehr,
wozu ein großer
Betrag an Bandbreite benötigt
wird (zum Beispiel 1000 Base-T, was eine Gigabit-Übertragung
von 1000 Mbps bedeutet).
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Es
existiert ein zweiter oder stationärer Energiemodus, in dem die
Vorrichtung zwar eine Verbindung erzielt hat, aber das System zum
Beispiel mit Gleichstrom oder Batteriestrom betrieben wird. Ein dritter
Modus oder Reisemodus existiert, der keine Verbindung umfasst, und
das System wird mit Gleichstrom betrieben. Es existiert ein vierter
Energiemodus bzw. niedriger Energiemodus, in dem sich das System
in einem Schlafzustand oder in einem Stromsparzustand befindet und
keine Benutzung möglich
ist. Die Kommunikationsvorrichtung tritt in einen Zustand mit niedriger
Energie ein.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung betrifft die Ermittlung wenigstens eines
Energiemodus aus einer Vielzahl von möglichen Modi, in dem eine Kommunikationsvorrichtung
betrieben wird. Ein Power Management Merkmal wird im Ansprechen
auf einen solchen ermittelten Energiemodus implementiert, wodurch
der Stromverbrauch der Kommunikationsvorrichtung optimiert wird.
In einem Ausführungsbeispiel
wird ein Power Management Zustand aus einer Vielzahl von möglichen
Power Management Zuständen
ausgewählt,
um die Kommunikationsvorrichtung zu betreiben, wodurch der Stromverbrauch
der Vorrichtung optimiert wird. In einem solchen Ausführungsbeispiel
kann die Vorrichtung 10 wenigstens eines aus einem Betrag
an Verkehr, dem Vorhandensein einer Verbindung (d.h., Übertragungs-/Empfangsschnittstelle),
dem Nichtvorhandensein von Wechselstrom und/oder dem Energiezustand
des PCs ermitteln und kann bestimmen, in welchen Power Management
Zustand die Vorrichtung und/oder das Kommunikationssystem versetzt
bzw. in welchem diese betrieben werden sollen.
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2 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, die allgemein mit 100 bezeichnet
wird. Die Vorrichtung 100, die der Vorrichtung 10 ähnlich ist,
die vorher diskutiert worden ist, ist so ausgelegt, dass sie wenigstens
den Kommunikationsverkehr, den Wechselstrom oder eine Kombination
aus beiden einer Kommunikationsvorrichtung (zum Beispiel eines mobilen
PCs oder eines Desktop-PCs) überwachen
kann und dann feststellen kann, in welchen Zustand aus einer Vielzahl
von möglichen
Zuständen
die Kommunikationsvorrichtung versetzt bzw. in welchem dieser Zustände diese betrieben
werden sollte, um den Stromverbrauch zu optimieren. In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Vorrichtung 100 zum Beispiel wenigstens eine PHY 112 und
einen MAC 114 (eine CPU 130 (Zentraleinheit) ist
ebenfalls veranschaulicht). In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung umfasst die physikalische Schicht oder PHY 12 eine
Einzelchip-Mehrfach-Teilschicht-PHY, obwohl andere Schnittstellen
und Ausführungsbeispiele
in Betracht kommen.
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In
dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist der MAC 114 durch wenigstens eine Schnittstelle 113 mit
der PHY 112 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einzelchip-Mehrfach-Teilschicht-PHY 112 an
einem Gigabit-Netzwerk (nicht gezeigt) über eine Übertragungs- und Empfangsschnittstelle
(oder -verbindung) 117 angeschlossen. In einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Übertragungs-
und Empfangsschnittstelle 117 jeweils serielle 1 Gigabit Übertragungs-
und Empfangsschnittstellen 116 und 118. Des Weiteren
kommuniziert der MAC 114 mit einem Host-Chipsatz 132,
der wenigstens den Host-Prozessor 134 aufweist, wobei ein PCI-Bus
oder eine PCI-Schnittstelle 120 verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel
ist der Host-Prozessor 134 der PCI-Treiber.
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Es
kommt in Betracht, dass der Host-Chipsatz 132 zusätzlich zu
der Kommunikation mit der Vorrichtung 100 auch mit einem
oder mehreren Kommunikationsvorrichtungen oder Typen (die zahlenmäßig von
1 bis n reichen) kommunizieren kann. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist der Host-Chipsatz 132 so gezeigt, dass er mit einer
anderen Kommunikationsvorrichtung des Typs 1, die allgemein mit 136 bezeichnet
ist (zum Beispiel eine Netzwerkkommunikationsvorrichtung), unter
Verwendung der Schnittstelle 140 gekoppelt ist und mit dieser
kommuniziert, und mit einer weiteren Kommunikationsvorrichtung des
Typs n, die allgemein mit 138 bezeichnet ist (zum Beispiel
einem 56k Modem), unter Verwendung der Schnittstelle 142 gekoppelt
ist und mit dieser kommuniziert.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung 100 so ausgelegt,
dass sie erfassen kann, dass die Kommunikationsvorrichtung einen
hohen Betrag an Datenverkehr überträgt, wozu
ein großer
Betrag an Bandbreite benötigt
wird (zum Beispiel 1000 Base-T, das einer Gigabit-Übertragung
von 1000 Mbps entspricht). Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung
betreibt die Kommunikationsvorrichtung in einem ersten oder vollständig eingeschalteten
Power Management Zustand, wobei der MAC zum Beispiel mit 62,5 mHz
betrieben wird, wobei die Frequenz dazu verwendet wird, eine solche
hohe Bandbreite zu unterstützen. Typischerweise
verbraucht die Kommunikationsvorrichtung in solch einem vollständig eingeschalteten Power
Management Zustand etwa 900 mW an Strom.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist außerdem so ausgelegt, dass es
einen zweiten oder stationären
Energiemodus aus einer Vielzahl von möglichen Energiemodi ermitteln
kann. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung 100 so ausgelegt, dass sie wenigstens
das Nichtvorhandensein von Wechselstrom erfassen kann (d.h., das
System wird mit Gleichstrom betrieben) und/oder dass die Vorrichtung
eine Verbindung 117 erzielt hat. Die Vorrichtung 100 wählt den
zweiten oder stationären
Power Management Zustand aus der Vielzahl von möglichen Power Management Zuständen aus, wobei
zum Beispiel das Polling (zyklisches Abfragen) verwendet wird. Mit
anderen Worten, die Vorrichtung 100 erfasst das Nichtvorhandensein
von Wechselstrom und betreibt die Kommunikationsvorrichtung automatisch
in dem zweiten Power Management Zustand, wobei dazu zum Beispiel
das Polling verwendet wird.
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Genauer
gesagt konfiguriert die Vorrichtung bei der Ermittlung des Nichtvorhandenseins
von Wechselstrom (d.h. wenn sie erfasst, dass das Kom munikationssystem
mit einer Batterie bzw. einem Akku läuft) die GPHY 112 so,
dass diese eine Autonegotiation bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit,
zum Beispiel etwa 10 Base-T oder 10 Megabit/Sekunde (etwa 100 mal
langsamer als der vollständig
eingeschaltete Management-Zustand), startet/neu startet. Die Vorrichtung
setzt den erneuten Start der Autonegotiation fort, wobei die bekannt
gegebenen Fähigkeiten
für jeden
Neustart inkrementiert werden, bis das Vorhandensein einer Verbindung
erfasst wird. Wenn die Vorrichtung 100 das Vorhandensein
einer Verbindung bei einer Geschwindigkeit von 10 Base-T erfasst, ändert die
Vorrichtung die Kerntaktrate (d.h., den Kerntakt des MAC) oder verlangsamt
diese, um den gewünschten
niedrigen Energiemodus zu erhalten. In einem Ausführungsbeispiel
konfiguriert die Vorrichtung das Taktsteuerungsregister, um den
Kerntakt zum Beispiel auf 6,25 mHz herunter zu verlangsamen, was
etwa ein Zehntel der Verarbeitungsgeschwindigkeit ist, die während des ersten
Power Management Zustands benötigt
wird. In wenigstens einem anderen Ausführungsbeispiel ermittelt die
Vorrichtung den Betrag an Datenverkehr und bemisst den Strom in Übereinstimmung
mit oder unter Bezugnahme auf den Betrag an Datenverkehr. In diesem
zweiten Power Management Zustand konsumiert die Vorrichtung etwa
165 mW an Strom, was einer Stromersparnis von etwa 80% im Vergleich
zu dem vollständig
eingeschalteten Power Management Zustand entspricht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist außerdem so ausgelegt, dass es
einen dritten Modus oder Reisemodus aus einer Vielzahl von möglichen
Energiemodi ermitteln kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 so ausgelegt,
dass sie wenigstens das Nichtvorhandensein von Datenverkehr auf
der Verbindung ermitteln kann (z.B. erfasst die Vorrichtung 100 das
Nichtvorhandensein von Wechselstrom). Die Vorrichtung wählt den
dritten oder Reise-Power Management Zustand aus der Vielzahl von
möglichen
Power Management Zuständen
aus, wozu zum Beispiel das Polling verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel
tritt die PHY 112 bei der Ermittlung, dass die Verbindung
und/oder der Gleichstrom nicht vorhanden sind, in ein Einschalten
in einen Aktivitätszustand ein,
wodurch die PHY 112 in einem niedrigen Energiemodus bleibt,
bis auf der Verbindung Energie oder Datenverkehr erfasst wird. In
diesem Power Management Zustand überträgt die PHY 112 periodisch
Verbindungsimpulse und erfasst Energie auf der Verbindung. Es wird
in Betracht gezogen, dass in diesem Power Management Zustand die
GPHY 112 weiterhin den MII Übertragungs- und Empfangstakt
zu dem MAC 114 durchsteuert. Wenn auf der Verbindung keine
Energie erfasst wird, verlässt
die GPHY 112 den niedrigen Energiemodus. Mit anderen Worten,
in dem dritten Power Management Zustand ist die Verbindungsbenutzung
gering oder gleich Null, und der Durchsatz wird von etwa 1000 Base-T
auf etwa keinen Durchsatz oder Null-Durchsatz (d.h., etwa 0) herabgesetzt.
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Der
Quittungsaustausch (Handshake) zwischen der PHY 112 und
dem MAC 114 steuert, wann auf einen niedrigen Takt geschaltet
werden soll (zum Beispiel auf einen 6,25 mHz Takt) und wann ein
PLL (nicht gezeigt) ausgeschaltet werden soll. In diesem Ausführungsbeispiel
treibt die PHY 112 ein iddq_dll_act-Signal hoch. Dieses
hohe iddq_dll_act-Signal bewirkt, dass der Kern des MAC 114 auf
einen Kerntakt von 6,25 mHz schaltet (d.h. geändert wird oder verlangsamt
wird). Nachdem der Kerntakt verlangsamt worden ist, bestätigt der
MAC 114 das iddq_dll_en-Signal der PHY 112 zurück, wodurch
die PHY 112 in die Lage versetzt wird, den PLL automatisch
auszuschalten. Wenn die Verbindung wieder aufgebaut ist, wird das
iddq_dll_act-Signal heruntergefahren. Der MAC 114 wartet
etwa 40 μs lang,
nachdem das iddq_dll_act-Signal heruntergefahren worden ist, und
dann schaltet er zurück
auf den 62,5 mHz Kerntakt, wodurch das Signal ddq_dII_en deaktiviert
wird. Der PHYCORE unterzieht das iddq_dll_act-Signal einer UND-Verknüpfung mit
dem iddq_dll-Signal von der PHY 112, wobei die Ausgabe
mit dem PLL verbunden wird.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung
die Verbindung unter Verwendung der Vorrichtung 100 abgeschaltet
werden kann. 3 veranschaulicht ein Blockdiagramm
eines Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung 100, die derjenigen ähnlich ist, die in 2 veranschaulicht worden
ist, wobei hier das Abschalten der Verbindung in Übereinstimmung
mit einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird. Zum Beispiel kann
die Verbindung in dem dritten Modus aufgrund eines Signalverlusts
auf der Verbindung 117 abgeschaltet werden. In diesem Modus, dem
dritten Modus, führt
die Vorrichtung 100 das Abschalten durch (d.h., das Abschalten
wird von der Hardware gesteuert, wobei die Zustandsmaschinen 122 und 124 verwendet
werden). Bei der Erfassung des Signalverlusts auf der Verbindung 117 und
des Gleichstroms führt
die Vorrichtung 100 einen Takt schaltungs-Quittungsaustausch
durch (d.h., es wird zum Beispiel ein Taktschaltungs-Quittungsaustausch-Signal 115 zwischen
der PHY 112 und dem MAC 114 übertragen), ähnlich wie
dies bei dem Vorgang oben beschrieben worden ist.
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Es
kann auch notwendig sein, die Verbindung 117 absichtlich
abzuschalten. Zum Beispiel kann der Host-Prozessor 134 den
Wunsch haben, mit einem anderen Typ von Kommunikationsvorrichtung
zu kommunizieren, zum Beispiel mit einem 56K Modem (Kommunikationsvorrichtung 138).
In diesem Beispiel wird die Vorrichtung 100 nicht benutzt,
und keine Informationen werden über
die Verbindung 117 kommuniziert. Deshalb ist es wünschenswert,
die Vorrichtung 100 und die Verbindung 117 abzuschalten.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Kommunikationsvorrichtung
zum Beispiel in einem lokalen Netzwerk verwendet werden kann. In
diesem Ausführungsbeispiel
kann die Vorrichtung 100 zurückgesetzt oder neu gestartet
(neu gebootet) werden (d.h., ein selbststartender Hot Reset), indem
die Vorrichtung 100 ausgeschaltet wird. Außerdem kann es
notwendig sein, die Vorrichtung 100 auszuschalten, bevor
diese von der Kommunikationsvorrichtung entfernt wird. In einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
wird die Vorrichtung 100 in einem vierten oder niedrigen
Power Management Zustand betrieben oder in diesen versetzt.
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Wie
vorher vorgesehen worden ist, ist die Vorrichtung 100 so
ausgelegt, dass sie in einem vierten Power Management Zustand betrieben
werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel
wählt die
Vorrichtung 100 den vierten Power Management Zustand aus
einer Vielzahl von Power Management Zuständen aus. Es wird in Betracht
gezogen, dass der vierte Power Management Zustand von dem MAC 114 Pin-gesteuert
wird. Das heißt,
die Vorrichtung 100 (insbesondere der MAC 114)
weist wenigstens einen Pin auf, einen Pin für ein Power Management mit
niedriger Energie, der so ausgelegt ist, dass er die Vorrichtung 100 abschaltet
(d.h., die Vorrichtung 100 ist nicht funktionsfähig), obwohl
ein oder mehrere Abschnitte der Kommunikationsvorrichtung eingeschaltet
bleiben oder weiterhin funktionsfähig sind. Es ist zwar ein vierter
Power Management Pin diskutiert worden, aber es werden auch andere
Ausführungsbeispiele
für das
Abschalten der Vorrichtung 100 in Betracht gezogen.
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In
diesem vierten Power Management Zustand wird die Vorrichtung 100 unter
Verwendung eines Abschaltsignals 114 abgeschaltet, und
in einem Ausführungsbeispiel
werden wenigstens ein, mehrere oder alle Takte angehalten und die
einen oder mehrere E/A-Kontaktflächen
werden mit drei Ausgangszuständen
versehen. Genauer gesagt definiert die Vorrichtung 100 (insbesondere
der MAC 114) einen neuen Pin "Low_PWR_Mode", der es ermöglicht, dass die Vorrichtung 100 optional
ausgeschaltet werden kann. Wenn der Low_PWR_Mode-Pin aktiviert wird,
wird die Vorrichtung 100 in den IDDQ-Zustand versetzt, was 6 mA an Strom
aufnimmt. Bei der Deaktivierung des Low_PWR_Mode-Pins führt die Vorrichtung 100 eine
harte Rücksetzung
durch. Es wird in Betracht gezogen, dass in diesem Ausführungsbeispiel
die Vorrichtung PCI-Transaktion weder übertragen, noch empfangen,
noch auf diese antworten kann.
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Es
wird auch in Betracht gezogen, dass ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung einen nicht initialisierten Zustand umfassen kann, der verwendet
wird, um Leistungsbudgetanforderungen der Mini-PCI- und Card-Bus-Karten zu erfüllen. Die CardBus-
und Mini-PCI-Karten erlauben ein Leistungsbudget von nur 70 mA für den nicht
initialisierten Zustand D0. Aber die PHY allein entzieht 54 mA an
Strom, selbst bei 10 Base-T mit 0% Datenverkehr. Um solche Leistungsanforderungen
zu erfüllen,
kann die PHY in den vierten Power Management Zustand geschaltet
werden und kann ein oder mehrere Stücke an Firmware umfassen, die
selektiv so ausgelegt sind, dass sie die GPHY in die Lage versetzen,
das "out of box" (alternativ als "OOB" bezeichnet) bereitzustellen,
was das Power Management Budget überschreitet.
Die GPHY wird betriebsfähig
gemacht, wenn das "Speicherbelegungs-Freigabe"-Bit ("memory map enable" bit) in dem Befehlsregister
gesetzt wird. Das Setzen des Speicherbelegungs-Freigabe-Bit sagt
der Vorrichtung 100, dass sie sich nicht mehr länger in
dem nicht initialisierten Zustand D0 befindet. Die Firmware erfasst
das Setzen des Bit und konfiguriert die GPHY für die Autonegotiation. Die
Vorrichtung 100 stellt der internen CPU 130 eine "Speicherbelegungs-Freigabe"-Zustandsänderungsunterbrechung
bereit. In diesem Ausführungsbeispiel startet
der MAC 114 mit einer langsamen Kerntaktrate. Wenn erfasst
wird, dass sie sich nicht mehr im nicht initialisierten Zustands
D0 befindet, schaltet der MAC 114 die GPHY 112 ein,
wartet 40 μs
lang und schaltet dann auf den 62,5 mHz Takt.
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Es
wird weiterhin in Betracht gezogen, dass ein oder mehrere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung Out Of Box WOL unterstützen können. In
diesem Ausführungsbeispiel
verbrauchen die Vorrichtung 100 und die Kommunikationsvorrichtung einen
minimalen Strom, während
sie an der Hilfsstromquelle angeschlossen sind. Zum Beispiel konfiguriert
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung während
eines harten Rücksetzens,
wenn kein PCI-Hauptstrom erfasst wird (d.h., PCIVDDO ist nicht vorhanden),
die GPHY 112 zur Autonegotiation zum Beispiel nur auf 10/100.
Dies ermöglicht
es dem System, aus dem Magic Packet zu erwachen, ohne zuviel Hilfsstrom
zu entnehmen. Der fehlende Hauptstrom wird erfasst, indem der Grad
der Rücksetzausgabe
von dem 3.3V PCIVDDO POR213-Schaltkreis überprüft wird. Wenn der VDDO_PCI_rsb
niedrig ist, dann ist kein PCIVDDO vorhanden.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
verwaltet die vorliegende Erfindung die Energie für den PCI-Modus,
wodurch der Strom auf weniger als etwa 375 mA verringert wird, wenn
der Hauptstrom verloren wird, aber Vaux vorhanden ist und das Power
Management Register nicht in den Power Management Zustand D3 der
Vorrichtung gesetzt worden ist, wodurch die Vorrichtung 100 in
die Lage versetzt wird, die Chipenergie herabzusetzen. Dies kann
auftreten, wenn der Treiber nicht geladen ist und einige OSes nicht
das PMSCR-Register
berühren.
Die vorliegende Erfindung kann den PCIVDOO POR213 Schaltkreis verwenden,
um das Nichtvorhandensein von Hauptstrom zu erfassen und das PMSCR-Energiezustandsregister
auf D0 zu setzen, wodurch ein hartes Rücksetzen ausgelöst wird.
Dieses harte Rücksetzen setzt
die PHY 112 zurück
in den 10/100 Modus und den OOB WOL Zustand. Der Erfassungsstromkreis des
Energieverlusts ist eine Randerfassung bei dem Energieverlust, so
dass die Vorrichtung nicht immer zurückgesetzt wird, wenn der Hauptstrom
nicht vorhanden ist.
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4 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Ablaufdiagramms auf hoher Ebene, das ein Verfahren zur Optimierung
des Stromverbrauchs gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, das allgemein mit 200 bezeichnet wird.
Zum Beispiel kann dieses Verfahren dazu verwendet werden, den Stromverbrauch
in einer Kommunikationsvorrichtung zu optimieren (zum Beispiel einem
mobilen PC oder einem Desktop-PC), die in einer Ethernet-Umgebung verwendet
wird (insbesondere in einer Gigabit Ethernet Umgebung), indem der
Stromverbrauch eines Stromgeräts
(d.h., zum Beispiel einer Batterie) maximiert wird. Das Verfahren 200 bestimmt,
ob ein hoher Datenverkehr erfassbar ist (zum Beispiel auf einer Verbindung),
wie dies durch die Raute 210 dargestellt ist. In einem
Ausführungsbeispiel
verwendet das Verfahren eine Vorrichtung, die wenigstens eine GPHY umfasst,
um einen solchen hohen Datenverkehr zu erfassen. Wenn ein hoher
Datenverkehr erfasst wird, bestimmt das Verfahren, dass sich das
System in einem ersten Modus befindet, wie dies durch Block 212 veranschaulicht
ist. Ein erster Power Management Zustand wird ausgewählt, wie
dies von dem Block 213 veranschaulicht wird, wodurch der
Stromverbrauch optimiert wird.
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Wenn
kein hoher Datenverkehr erfasst wird, ermittelt das Verfahren 200,
ob ein geringer Datenverkehr und/oder das Nichtvorhandensein von
Wechselstrom erfasst wird, wie durch die Raute 214 dargestellt
ist. Wenn ein solcher geringer Datenverkehr erfasst wird und/oder
kein Wechselstrom erfasst wird, bestimmt das Verfahren, dass sich
das System in einem zweiten Modus befindet, wie dies von Block 216 veranschaulicht
wird. Das System betreibt das Stromgerät in einem zweiten Power Management Zustand,
wie dies von Block 217 veranschaulicht wird. Wenn der geringe
Datenverkehr nicht erfasst wird, ermittelt ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, ob überhaupt
kein Verkehr erfassbar ist, wie dies durch die Raute 218 veranschaulicht wird.
Wenn kein Verkehr erfasst wird, bestimmt das Verfahren, dass sich
das System in einem dritten Modus befindet, wie dies von Block 220 veranschaulicht wird.
Ein dritter oder Reise-Power Management Zustand wird ausgewählt, wie
dies von Block 221 veranschaulicht wird, wodurch der Stromverbrauch
optimiert wird.
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Es
wird weiterhin in Betracht gezogen, dass in einem Ausführungsbeispiel
das Verfahren 200 ermitteln kann, ob ein vierter Energiemodus
aktiviert ist (d.h., manuelles Abschalten, Schlafmodus, etc.), wie dies
durch die Raute 222 veranschaulicht ist. Wenn ein solcher
vierter Energiemodus aktiviert ist, dann wird der vierte Power Management
Zustand ausgewählt
(d.h., die Kommunikationsvorrichtung wird in einem Power Management
Zustand mit niedriger Energie betrieben), wie dies von Block 224 veranschaulicht
wird.
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Die 5A, 5B, 5C und 5D veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
eines Ablaufdiagramms, das ein Verfahren zur Optimierung des Stromverbrauchs
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht, das allgemein mit 300 bezeichnet
wird. Wiederum kann dieses Verfahren dazu verwendet werden, um den
Stromverbrauch in einer Kommunikationsvorrichtung zu optimieren
(zum Beispiel einem mobilen PC oder einem Desktop-PC), die in einer
Gigabit Ethernet Umgebung verwendet wird, indem der Stromverbrauch
der Kommunikationsvorrichtung maximiert wird. Das Verfahren 300 ermittelt, ob
ein hoher Datenverkehr erfasst wird (zum Beispiel auf einer Verbindung),
wie dies durch die Raute 310 veranschaulicht ist. In einem
Ausführungsbeispiel verwendet
das Verfahren die GPHY, um einen solchen hohen Datenverkehr zu erfassen.
Wenn ein hoher Datenverkehr erfasst wird, bestimmt das Verfahren 300,
dass sich das System in einem ersten Modus befindet, wie dies von
Block 312 veranschaulicht wird. Ein erster Power Management
Zustand wird ausgewählt,
wie dies von Block 313 veranschaulicht wird, wodurch der
Stromverbrauch optimiert wird.
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Wenn
kein hoher Datenverkehr erfasst wird, ermittelt das Verfahren 300,
ob ein geringer Datenverkehr erfasst wird, wie von der Raute 314 veranschaulicht
wird. Wenn ein solcher geringer Datenverkehr erfasst wird, bestimmt
das Verfahren, dass sich das System in einem zweiten Modus befindet
und wählt
den zweiten Power Management Zustand aus. Dies kann das Feststellen,
ob das Nichtvorhandensein von Wechselstrom erfasst wird, umfassen, wie
von Block 316 veranschaulicht wird. Das Verfahren 300 start/startet
erneut die Autonegotiation mit einer Geschwindigkeit von 10 Base-T,
wie dies von Block 318 veranschaulicht ist, und bestimmt
dann, ob ein Signal auf der Verbindung erfasst wird, wie dies von
der Raute 320 veranschaulicht wird. Wenn das Signal auf
der Verbindung nicht erfasst wird, wird die Autonegotiation von
dem Verfahren 300 gestartet bzw. neu gestartet. Wenn ein
Signal erfasst wird, wird die Kerntaktrate (zum Beispiel des MAC)
verlangsamt, wie von Block 322 veranschaulicht wird.
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Wenn
kein geringer Verkehr erfasst wird, wie von der Raute 314 veranschaulicht
wird, dann ermittelt das Verfahren 300, ob überhaupt
kein Datenverkehr erfasst wird, wie mit der Raute 324 veranschaulicht
ist. Wenn kein Datenverkehr erfasst wird, ermittelt das Verfahren,
ob die Verbindung erfasst wird, wie dies durch die Raute 326 veranschaulicht
ist. Wenn die Verbindung nicht ermittelt wird, bestimmt das Verfahren 300,
dass sich das System in einem dritten Modus befindet. Ein dritter
Power Management Zustand wird ausgewählt, wodurch der Stromverbrauch
optimiert wird. Dies umfasst das Eintreten in ein Einschalten in
einen Aktivitätszustand
und das Übertragen
eines oder mehrerer Verbindungsimpulse, wie dies von den Blöcken 328 und 330 veranschaulicht
wird.
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Das
Verfahren 300 ermittelt dann, ob Energie erfasst wird,
wie durch die Raute 320 veranschaulicht wird. Wenn Energie
erfasst wird, ermittelt das Verfahren 300, ob ein hoher
Datenverkehr erfassbar ist. Wenn dieser nicht erfasst wird, wird
die Kerntaktrate verlangsamt, wie dies von Block 322 veranschaulicht wird.
Die GPHY schaltet den PLL aus, wie dies von dem Block 324 veranschaulicht
wird. Das Verfahren ermittelt dann, ob die Verbindung erfasst wird,
wie dies durch die Raute 326 veranschaulicht wird. Wenn die
Verbindung nicht erfasst wird, wird das Einschalten in einen Aktivitätszustands
aufrechterhalten, wie dies von Block 328 veranschaulicht
wird. Wenn die Verbindung erfasst wird, wird der MAC-Kerntakt geschwindigkeitsmäßig erhöht, wie
von Block 330 veranschaulicht ist, und die Ausgabe wird
mit dem PLL verbunden, wie mit Block 332 veranschaulicht
wird.
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Es
wird des Weiteren in Betracht gezogen, dass in einem Ausführungsbeispiel
das Verfahren 300 erfassen kann, ob ein vierter Energiemodus
aktiviert ist (d.h., manuelles Abschalten, Schlafmodus, etc.). Das
Erfassen der Aktivierung des vierten Energiemodus umfasst das Bestimmen,
ob die niedrige Energie aktiviert ist, wie dies mit der Raute 334 veranschaulicht
ist. Dies umfasst das Bestätigen,
dass der Low_PWR_Mode-Pin aktiviert ist, wie dies von dem Block 336 veranschaulicht
wird. Ein oder mehrere Verbindungsimpulse werden übertragen,
wie dies von dem Block 338 veranschaulicht ist, und die
Vorrichtung wird in einen IDDQ Zustand versetzt, wie von dem Block 340 veranschaulicht
ist. Wenn der Low_PWR_Mode-Pin deaktiviert wird, wie dies von Block 342 veranschaulicht
wird, führt
die Vorrichtung ein hartes Rücksetzen
durch, wie dies von Block 344 veranschaulicht wird.