TWI871966B

TWI871966B - 電腦系統及用於切換pcie裝置的rtd3功能之方法

Info

Publication number: TWI871966B
Application number: TW113118942A
Authority: TW
Inventors: 邱建珽
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2024-05-22
Filing date: 2024-05-22
Publication date: 2025-02-01

Abstract

本揭露提供一種用於電腦系統的PCIE裝置的運行時間D3(runtime D3,RTD3)功能的方法。方法包括於電腦系統運行基本輸入輸出系統(BIOS)。方法同樣包括基本輸入輸出系統檢查PCIE裝置的識別符(ID)。方法同樣包括基本輸入輸出系統識別PCIE裝置的RTD3功能。方法同樣包括於基本輸入輸出系統設定電腦系統中具有RTD3功能之一或多個周邊裝置，一或多個周邊裝置至少包括PCIE裝置。

Description

電腦系統及用於切換PCIE裝置的RTD3功能之方法

本發明有關於電腦系統及用於切換PCIE裝置的運行時間D3(Runtime D3,RTD3)功能之方法。

因應於例如CEC(California Energy Commission)或EnergyStar 8.0等日亦趨嚴的功耗規範，使電腦產品於省電上的設計具有挑戰。因此，能節省更多電腦產品所消耗的能源，同時減少於省電時所發生的錯誤，如輸出不穩定或錯誤的訊號，是有需求的，由其是對於高功耗的PCIE繪圖卡。

根據本揭露的一或多個實施方式，提供了使PCIE裝置進入低功耗(例如RTD3)模式的技術，可大符降低電腦系統的功率，例如遊戲專用的電腦系統中的繪圖卡，可幫助於這樣的電腦系統通過能源消耗測試，例如EnergyStar 8.0或California Energy Commission，而同時不用完全關閉PCIE裝置使PCIE裝置，漸少PCIE裝置於重啟時發生錯誤及重啟的時間。

本揭露的第一方面特徵為一種電腦系統，包括PCIE裝置。電腦系統同樣包括開關電路，包括第一開關及第二開關。電腦系統同樣包括控制器，用於切換PCIE裝置的運行時間D3(Runtime D3,RTD3)功能，控制器透過開關電路耦接PCIE裝置。控制器包括電源控制接腳，透過開關電路的第一開關耦接至PCIE裝置的電源接腳，以提供電源訊號至PCIE裝置。控制器同樣包括輔助電源(auxiliary power)控制接腳，透過開關電路的第二開關耦接至PCIE裝置的輔助電源接腳，以提供輔助電源訊號至PCIE裝置。控制器同樣包括裝置重設接腳，耦接至PCIE裝置的重設接腳，以提供重設訊號至PCIE裝置。控制器同樣包括時脈要求接收接腳，耦接至PCIE裝置的時脈要求接腳，以從PCIE裝置接收時脈要求訊號，並提供時脈訊號至PCIE裝置。當電腦系統啟動時，電腦系統運行基本輸入輸出系統(BIOS)執行下列操作：檢查PCIE裝置的識別符(ID)；識別PCIE裝置的RTD3功能；以及於基本輸入輸出系統設定電腦系統中具有RTD3功能之一或多個周邊裝置，一或多個周邊裝置至少包括PCIE裝置。

本揭露的第二方面特徵為一種用於電腦系統的PCIE裝置的RTD3功能的方法，包括於電腦系統運行基本輸入輸出統。方法同樣包括基本輸入輸出系統檢查PCIE裝置的識別符。方法同樣包括基本輸入輸出系統識別PCIE裝置的RTD3功能。方法同樣包括於基本輸入輸出系統設定電腦系統中具有RTD3功能之一或多個周邊裝置，一或多個周邊裝置至少包括PCIE裝置。

於本揭露的第一方面或第二方面的多個實施方式中，電腦系統具有操作系統，操作系統支援RTD3功能並判斷該腦系統進入或結束RTD3狀態。

於本揭露的第一方面或第二方面的多個實施方式中，當電腦系統的操作系統判斷電腦系統進入RTD3狀態時，控制器執行下列操作：關閉開關電路的第一開關，使電源訊號停止傳輸至PCIE裝置，以使PCIE裝置停止接收主電源，以及保持開啟開關電路的第二開關，使輔助電源訊號保持傳輸至PCIE裝置，使PCIE裝置保持接收輔助電源。

於本揭露的第一方面或第二方面的多個實施方式中，當電腦系統的操作系統判斷電腦系統結束RTD3狀態時，控制器執行下列操作：開啟開關電路的第一開關，使電源訊號被傳輸至該PCIE裝置，且PCIE裝置開始接收主電源；保持開啟開關電路的第二開關，使輔助電源訊號保持傳輸至PCIE裝置，使PCIE裝置保持接收輔助電源；以及裝置重設接腳輸出重設訊號至PCIE裝置的重設接腳，使PCIE裝置重設。當PCIE重設時，PCIE裝置的時脈要求接腳發送時脈要求訊號至控制器的時脈要求接收接腳，使控制器提供時脈訊號至PCIE裝置，以使PCIE裝置運行。

於本揭露的第一方面或第二方面的多個實施方式中，電腦系統進入RTD3狀態時，PCIE裝置保持接收輔助電源，用於使PCIE裝置維持基本運行功能，以增加電腦系統結束RTD3狀態重設PCIE裝置以使PCIE裝置運行的速度。

以上發明內容並非意旨在表示本揭露的每個實施例或每個方面。相反地，前述發明內容僅提供本揭露闡述的一些新穎性方面和特徵示例。當結合所附圖式和申請專利範圍時，從實施本發明的代表性實施例和模式的以下詳細描述中，本揭露的上述特徵和優點、以及其他特徵和優點將變得顯而易見。鑑於參照圖式所進行的各種實施例的詳細描述和以下提供的簡述，本揭露的其他方面對於本領域中的通常知識者將是顯而易見。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

100,200:電腦系統

110:PCH

120,220:PCIE裝置

130:CPU

150:周邊裝置

122:分離壁

210:控制器

211:電源控制接腳

212:輔助電源控制接腳

213:裝置重設接腳

214:時脈要求接收接腳

221:電源接腳

222:輔助電源接腳

223:重設接腳

224:時脈要求接腳

260:開關電路

261:第一開關

262:第二開關

300,400a,400b:方法

S310~S340,S411~S412,S421~S424:步驟

500:波形結果

510:12V電源訊號

520:3V電源訊號

從結合圖式對代表性實施例的以下描述，本揭露及其優點和圖式將易於理解。這些圖式僅描繪了代表性實施例，故不應被視為對各種實施例或申請專利範圍的範圍限制。

第1圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之示例電腦系統的功能方塊圖。

第2圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之另一示例電腦系統的功能方塊圖。

第3圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之於BIOS設定PCIE裝置的RTD3功能的示例方法的流程圖。

第4圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之用於開始及結束PCIE裝置的RTD3功能的示例方法的流程圖。

第5圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之執行示例PCIE裝置的RTD3功能的電壓波形結果的示意圖。

第1圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之示例電腦系統100的功能方塊圖。電腦系統100可為桌上型電腦(desktop)、一體式電腦(All in One,AIO)、筆記型電腦(Laptop)或任何種類可以執行操作系統之電腦裝置。電腦系統100包括(中央處理單元)CPU 130及耦接至CPU 130的記憶體140。記憶體140可例如為動態隨機存取記憶體(Dram)。電腦系統100還包括耦接至CPU 130的PCH 110，PCH可同樣稱為平台路徑控制器(Platform Controller Hub)，PCH可用於分配各項輸入輸出(I/O)功能，例如將記憶體或其他周邊裝置，例如第1圖中的PCIE裝置 120及周邊裝置150，整合至CPU 130。周邊裝置150可執行由PCH 110控制的多個功能。於一些實施方式中，周邊裝置150可包括下列一或多個：快捷周邊組件互聯介面(Peripheral Component Interconnect Express,PCIE)、區域網路(LAN)、通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)、音訊編碼(audio codec)/音訊插孔(audio jack)、序列周邊介面(Serial Peripheral Interface,SPI)、微控制器(MCU)、發光二極體(LED)、串列進階技術附接(serial advanced technology attachment,SATA)、嵌入式控制器輸入輸出(embedded controller input output,ECIO)、CPU風扇及系統風扇等。於一些實施方式中，電腦系統100可包括PCIE裝置120，耦接至CPU 130及PCH 110。於一些實施方式中，PCIE裝置120具體地可為PCIE gen5x16裝置，且可更具體地為PCIE gen5x16繪圖卡。在此情形中，例如為PCIE gen5x16繪圖卡的PCIE裝置120在電腦運行時負擔大量的圖形運算，消耗大量的電源，因此揭露所提供的技術，能在電腦系統100的操作系統(圖中未示)判斷有需要節約提供給特定周邊裝置的電源時，例如運行於運行時間D3(runtime D3,RTD3)時，能將PCIE裝置120切換至RTD3功能以節省電源，並於需要PCIE裝置120提供完整功能時，結束RTD3功能並能加速PCIE裝置120的啟動，以快速重新負擔大量的圖形運算。此技術將於下列配合於第2圖~第5圖詳細說明。

第2圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之另一示例電腦系統200的功能方塊圖。電腦系統200類似於第1圖的電腦系統100，包括PCIE裝置220(類似於第1圖的PCIE裝置120)、具有第一開關261及第二開關262的開關電路260、及控制器210(類似於第1圖的PCH 110)。類似於上述討論，控制器210可用於切換PCIE裝置220的運行時間D3(Runtime D3,RTD3)功能。控制器210透過開關電路260耦接PCIE裝置220。控制器210包括電源控制接腳211，例如為PWR ctrl接腳，其透過開關電路260的第一開關261，例如金屬氧化場效電晶體(MOSFET)，耦接至PCIE裝置220的電源接腳221，例如為PWR接腳。控制器210可透過電源控制接腳211提供電源訊號至PCIE裝置220。電源訊號經由電源接腳221可控制PCIE裝置220接收電源或停止接收電源。

控制器210同樣包括輔助電源控制接腳212，例如為PWR ctrl aux接腳，其透過開關電路260的第二開關262耦接至PCIE裝置220的輔助電源接腳222，例如為PWR aux接腳，控制器210可透過輔助電源控制接腳212提供輔助電源訊號至PCIE裝置220。輔助電源訊號經由輔助電源接腳222可控制PCIE裝置220接收輔助電源，也就是較小的電源。輔助電源主要用於，當電腦系統220進入RTD3狀態時，PCIE裝置220可保持接收輔助電源，使PCIE裝置220能維持基本運行功能或消耗最小的功耗，例如保持PCIE裝置220中的暫存器(圖中未示)中的資料或是一些顯示的LED等，這致能於在電腦系統220結束RTD3狀態，縮短PCIE裝置220的重啟的時間，使PCIE裝置220重新運行的速度能加快。

控制器210同樣包括裝置重設接腳213，例如為Dev RST接腳，其耦接至PCIE裝置220的重設接腳223，例如為RST接腳，控制器210可透過裝置重設接腳213提供重設訊號至PCIE裝置220。重設訊號用於當電腦系統200的操作系統(圖中未示)判斷電腦系統200結束RTD3狀態時，由PCIE裝置220的重設接腳223接收，以重設PCIE裝置220。

控制器210同樣包括時脈要求接收接腳214，例如為CLKREQ接腳，其耦接至PCIE裝置220的時脈要求接腳224，如為CLKREQ接腳。當電腦系統200的操作系統(圖中未示)判斷電腦系統200結束RTD3狀態時，PCIE裝置220可透過時脈要求接腳224發送時脈要求訊號至控制器210的時脈要求接收接腳214，致使控制器210提供時脈訊號至PCIE裝置220，以使PCIE裝置220重新開始運行。可以理解的是，由於電腦系統(例如第1圖的電腦系統100或第2圖的電腦系統200)中，可能具有多個具有RTD3功能的周邊裝置(例如第1圖的PCIE裝置120或周邊裝置150的其中一或多個，或第2圖的PCIE裝置220)，因此在電腦系統啟動時，電腦系統的基本輸入輸出系統需先設定這些周邊裝置的RTD3功能。下列將以具有 RTD3功能的PCIE裝置為例(例如第2圖的PCIE裝置220)並配合於第3圖說明。

第3圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之於BIOS設定PCIE裝置的RTD3功能的示例方法300的流程圖。於步驟S310中，電腦系統啟動。於步驟S320中，電腦系統運行BIOS，且BIOS檢查PCIE裝置的ID(識別符)。於以PCIE裝置為Nvidia RTX 4070 VGA繪圖卡的示例中，可以透過其繪圖卡的驅動程式來獲取其ID，例如於此情形中，裝置ID為2786而製造商ID為10DE。於步驟S330中，BIOS識別PCIE裝置具有RTD3功能，類似地，相關資訊可透過前述裝置ID或驅動程式獲取，以提供BIOS識別PCIE裝置是否具有RTD3功能。於步驟S340中，BIOS可設定電腦系統中具有RTD3功能的PCIE裝置，例如前述示例中的Nvidia RTX 4070 VGA繪圖卡，可透過於BIOS中修改註冊值(registry key)，例如PCIEPowerControl_裝置名稱，且可於BIOS中開啟RTD3功能及主動狀態電源管理(Active-state power management,ASPM)功能。透過上述步驟，電腦系統於開機後，可獲知位於其中的週邊裝置的何者具有RTD3功能，例如具有RTD3的PCIE裝置。而當電腦系統的作業系統判斷電腦系統需進入RTD3狀態時，這些具有RTD3功能的周邊裝置可被操作進入開啟RTD3功能。下列將以具有RTD3功能的PCIE裝置為例(例如第2圖的PCIE裝置220)並配合於第4圖說明。

第4圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之用於開始及結束PCIE裝置的RTD3功能的示例方法400a及方法400b的流程圖。方法400a為用於當電腦系統的操作系統判斷電腦系統進入RTD3狀態時，可透過控制器(例如第1圖的PCH 110或第2圖的控制器210)執行下列步驟。於步驟S411中，控制器停止傳輸電源訊號至PCIE裝置，例如可透過關閉開關電路的開關(例如第2圖的開關電路260的第一開關261)，使電源訊號停止傳輸PCIE裝置，以使PCIE裝置停止接收主電源。於步驟S412中，控制器保持輔助電源訊號傳輸至PCIE裝置，例如可透過保持開啟開關電路的開關(例如第2圖的開關電路260的第二開關262)，使輔助電源訊號保持傳輸至PCIE裝置，使該PCIE裝置本身仍保有輔助電源(Auxiliary power)。輔助電源為較小的電源，透過保持接收較小電源，使PCIE裝置能於RTD3功能中僅維持基本運行功能或消耗最小的功耗，致能於在電腦系統在後續結束RTD3狀態時，能快速接收控制器210的訊號，進而快速脫離D3回到正常D0狀態，及加速PCIE裝置的重啟的時間使PCIE裝置重新運行。

方法400B為用於當電腦系統的操作系統判斷電腦系統結束RTD3狀態時，可透過控制器(例如第1圖的PCH 110或第2圖的控制器210)執行下列步驟。於步驟S421中，控制器傳輸電源訊號至PCIE裝置，例如開啟開關電路的開關(例如第2圖的開關電路260的第一開關261)，使電源訊號被傳輸至PCIE裝置，以使PCIE裝置開始接收主電源。於步驟S422中，控制器保持傳輸輔助電源訊號至PCIE裝置，例如可透過保持開啟開關電路的開關(例如第2圖的開關電路260的第二開關262)，使輔助電源訊號保持傳輸至PCIE裝置，使該PCIE裝置保持接收輔助電源。於步驟S422中，控制器重設PCIE裝置，例如透過控制器的裝置重設接腳(例如第2圖的控制器210的裝置重設接腳213)輸出重設訊號至PCIE裝置的重設接腳(例如第2圖的PCIE裝置220的重設接腳223)，使該PCIE裝置重設。於步驟423中，PCIE裝置發送時脈要求訊號至控制器，使控制器提供時脈訊號至PCIE裝置，例如透過PCIE裝置的時脈要求接腳(例如第2圖的PCIE裝置220的時脈要求接腳224)發送時脈要求訊號至控制器的時脈要求接收接腳(例如第2圖的控制器210的時脈要求接收接腳214)，使控制器提供時脈訊號至PCIE裝置，以使PCIE裝置運行。

第5圖繪示根據本揭露之一或多個實施方式之執行示例PCIE裝置的RTD3功能的波形結果500的示意圖。第5圖的示例PCIE裝置為Nvidia RTX4070 VGA繪圖卡，於波形結果500中(其中縱軸代表電壓，橫軸代表時間)，當開啟了PCIE裝置(Nvidia RTX4070 VGA繪圖卡)的RTD3功能後，可見於12V電源訊號510及3V電源訊號520(兩者例如對應於前述的主電源)下降，而PCIE裝置(Nvidia RTX4070 VGA繪圖卡)進入了繪圖卡關狀態，並進入了低電源狀態。於此試驗的結果，PCIE裝置(Nvidia RTX4070 VGA繪圖卡)從原本的待機功耗13瓦(於待機模式)降低至約0.9瓦(RTD3模式)，例如於第5圖中由左至右。因此，當電系統待機時，使高功耗的例如為繪圖卡的PCIE裝置進入低功耗(RTD3)模式，可大符降低電腦系統的功率，例如遊戲專用的電腦系統。可幫助於這樣的電腦系統通過能源消耗測試，例如EnergyStar 8.0或California Energy Commission。

參考所附圖式描述各種實施例，其中所有圖式使用相同的元件標號來表示相似或均等的元件。圖式不一定按比例繪製並且僅被提供以說明本揭露的方面和特徵。闡述許多具體細節、關係和方法以提供對本揭露的某些方面和特徵的全面理解，儘管相關領域的具有通常知識者將認識到這些方面和特徵可以在沒有一個或多個的情況下實施具體細節、與其他關係、或與其他方法。在某些情況下，出於說明的目的，沒有詳細示出眾所周知的結構或操作。此處公開的各種實施例不一定受所說明的動作或事件的順序限制，因為一些動作可能以不同的順序發生和/或與其他動作或事件同時發生。此外，並非所有圖式的動作或事件都是實現本揭露的某些方面和特徵所必需的。

雖然已經就一個或多個實施例對本發明進行了說明和描述，但在閱讀和理解本說明書和所附圖式後，本領域的其他通常知識者將產生或知道等同的改變和修改。此外，雖然本發明的一個特定特徵可能只針對幾個實施方式中的其中一個公開，但此特徵可以與其他實施方式的一個或多個其他特徵相結合，因為對於任何給定的或特定的應用來說，這些特徵可能是所需的和有利的。

雖然上面已經描述了本發明的各種實施例，但是應當理解，它們僅通過示例而非限制的方式呈現。在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以根據本文的公開對所公開的實施例進行多種改變。因此，本發明的廣度以及範圍不應受任何上述實施例的限制。相反，本發明的範圍應根據所附申請專利範圍及其等同物來定義。

300:方法

S310~S340:步驟

Claims

一種電腦系統，包括：一PCIE裝置；一開關電路，包括一第一開關及一第二開關；以及一控制器，用於切換該PCIE裝置的運行時間D3(Runtime D3,RTD3)功能，該控制器透過該開關電路耦接該PCIE裝置，該控制器包括：一電源控制接腳，透過該開關電路的該第一開關耦接至該PCIE裝置的一電源接腳，以提供一電源訊號至該PCIE裝置；一輔助電源控制接腳，透過該開關電路的該第二開關耦接至該PCIE裝置的一輔助電源接腳，以提供一輔助電源訊號至該PCIE裝置；一裝置重設接腳，耦接至該PCIE裝置的一重設接腳，以提供一重設訊號至該PCIE裝置；以及一時脈要求接收接腳，耦接至該PCIE裝置的一時脈要求接腳，以從該PCIE裝置接收一時脈要求訊號，並提供一時脈訊號至該PCIE裝置，其中，當該電腦系統啟動時，該電腦系統運行一基本輸入輸出系統(BIOS)執行下列操作：檢查該PCIE裝置的識別符(ID)；識別該PCIE裝置的RTD3功能；以及於該基本輸入輸出系統設定該電腦系統中具有RTD3功能之一或多個周邊裝置，該一或多個周邊裝置至少包括該PCIE裝置。
如請求項1所述之電腦系統，其中，該電腦系統具有一操作系統，該操作系統支援該RTD3功能並判斷該電腦系統進入或結束一RTD3狀態。
如請求項2所述之電腦系統，其中，當該電腦系統的該操作系統判斷該電腦系統進入該RTD3狀態時，該控制器執行下列操作：關閉該開關電路的該第一開關，使該電源訊號停止傳輸至該PCIE裝置，以使該PCIE裝置停止接收一主電源，以及保持開啟該開關電路的該第二開關，使該輔助電源訊號保持傳輸至該PCIE裝置，使該PCIE裝置保持接收一輔助電源。
如請求項3所述之電腦系統，其中，當該電腦系統的該操作系統判斷該電腦系統結束該RTD3狀態時，該控制器執行下列操作：開啟該開關電路的該第一開關，使該電源訊號被傳輸至該PCIE裝置，且該PCIE裝置開始接收該主電源；保持開啟該開關電路的該第二開關，使該輔助電源訊號保持傳輸至該PCIE裝置，使該PCIE裝置保持接收該輔助電源；以及該裝置重設接腳輸出該重設訊號至該PCIE裝置的該重設接腳，使該PCIE裝置重設，其中，當該PCIE裝置重設時，該PCIE裝置的該時脈要求接腳發送該時脈要求訊號至該控制器的該時脈要求接收接腳，使該控制器提供該時脈訊號至該PCIE裝置，以使該PCIE裝置運行。
如請求項4所述之電腦系統，其中於該電腦系統進入該RTD3狀態時，該PCIE裝置保持接收該輔助電源，用於使該PCIE裝置維持基本運行功能，以加速該電腦系統結束該RTD3狀態及加速重設該PCIE裝置使該PCIE裝置運行。
一種用於一電腦系統的一PCIE裝置的RTD3功能的方法，包括：於該電腦系統運行一基本輸入輸出系統：該基本輸入輸出系統檢查該PCIE裝置的識別符；該基本輸入輸出系統識別該PCIE裝置的RTD3功能；以及於該基本輸入輸出系統設定該電腦系統中具有RTD3功能之一或多個周邊裝置，該一或多個周邊裝置至少包括該PCIE裝置。
如請求項6所述之方法，其中，該電腦系統具有一操作系統，該操作系統支援該RTD3功能並判斷該電腦系統進入或結束一RTD3狀態。
如請求項7所述之方法，其中，當該電腦系統的該操作系統判斷該電腦系統進入該RTD3狀態時，該電腦系統中耦接至該PCIE裝置的一控制器執行下列操作：使該控制器的一電源訊號停止傳輸至該PCIE裝置，以使該PCIE裝置停止接收一主電源，以及使該控制器的一輔助電源訊號保持傳輸至該PCIE裝置，使該PCIE裝置保持接收一輔助電源。
如請求項8所述之方法，其中，當該電腦系統的該操作系統判斷該電腦系統結束該RTD3狀態時，該控制器執行下列操作：將該控制器的該電源訊號傳輸至該PCIE裝置，且該PCIE裝置開始接收該主電源；將該控制器的該輔助電源訊號保持傳輸至該PCIE裝置，使該PCIE裝置保持接收該輔助電源；以及輸出該控制器的一重設訊號至該PCIE裝置，使該PCIE裝置重設，其中，當該PCIE裝置重設時，該PCIE裝置發送一時脈要求訊號至該控制器，使該控制器提供一時脈訊號至該PCIE裝置，以使該PCIE裝置運行。
如請求項9所述之方法，其中於該電腦系統進入該RTD3狀態時，該PCIE裝置保持接收該輔助電源，用於使該PCIE裝置維持基本運行功能，以加速該電腦系統結束該RTD3狀態及加速重設該PCIE裝置以使該PCIE裝置運行。