高效 SSD 電源管理的重要性

具有 ASPM 和 APST 的 PCIe/NVMe 電源管理

作者拉里·李 | 2021 年 10 月 18 日 | 全部, 技術

SSD在存儲領域已經逐漸成熟，由於SSD性能更高、重量更輕、尺寸更小、功耗更低，用戶已經開始用SSD替代HDD。

在 NB（筆記本）應用功耗、性能、尺寸是用戶選擇產品時的關鍵指標。對於電源效率來說尤其如此，因為 SSD 的功耗可以決定 NB 用戶在不接觸電源線的情況下可以工作多長時間。因此，PCIe的ASPM（主動狀態電源管理）和APST（自主電源狀態轉換）對於實現高效的電源管理至關重要。

ASPM 是一種電源管理協議，用於在鏈路變得不太活躍時管理 PCIe 鏈路。 PCIe 規範允許 PCIe 鏈路進入低功耗狀態，而無需系統驅動程序的參與。它通常用於筆記本電腦和其他移動設備以延長電池壽命。 ASPM 使用五種電源鏈路狀態。

1. 1. L0 – 活動狀態：所有 PCIe 事務和操作均已啟用。
  2. L0s – 低恢復延遲、節能待機狀態：所有主電源、組件參考時鐘和組件的內部 PLL 在 L0s 期間必須始終處於活動狀態。物理層提供了一種從該狀態快速轉換到 L0 狀態的機制。
  3. L1 – 更高延遲、更低功耗待機狀態：在 L1 期間組件的內部 PLL 可能關閉期間，所有主電源必須保持活動狀態。使用 L1 實現更顯著的節能會增加退出延遲作為權衡。
  4. L2 – 輔助供電鏈路，深度節能狀態：在L2 中，組件的主電源輸入和參考時鐘輸入被關閉。 L2 鏈路禁用 TLP（事務層數據包）和 DLLP（數據鏈路層數據包）傳輸。
  5. L3 – 鏈路關閉狀態：當沒有電源時，組件處於 L3 狀態。

L1 實現的節能太低，無法達到 SSD 功耗目標，而 L2 的恢復延遲太高，無法允許頻繁、快速的狀態切換。 PCIe 規範中添加了 L1 子狀態來解決這些限制。 L1.1 和 L1.2 允許 PCIe 收發器關閉其 PLL、接收器和發送器。此外，L1.2 還允許關閉共模保持器電路。