高效 SSD 电源管理的重要性

具有 ASPM 和 APST 的 PCIe/NVMe 电源管理

作者拉里·李 | 2021 年 10 月 18 日 | 全部, 技术

SSD在存储领域已经逐渐成熟，由于SSD性能更高、重量更轻、尺寸更小、功耗更低，用户已经开始用SSD替代HDD。

在 NB（笔记本）应用功耗、性能、尺寸是用户选择产品时的关键指标。对于电源效率来说尤其如此，因为 SSD 的功耗可以决定 NB 用户在不接触电源线的情况下可以工作多长时间。因此，PCIe的ASPM（主动状态电源管理）和APST（自主电源状态转换）对于实现高效的电源管理至关重要。

ASPM 是一种电源管理协议，用于在链路变得不太活跃时管理 PCIe 链路。 PCIe 规范允许 PCIe 链路进入低功耗状态，而无需系统驱动程序的参与。它通常用于笔记本电脑和其他移动设备以延长电池寿命。 ASPM 使用五种电源链路状态。

1. 1. L0 – 活动状态：所有 PCIe 事务和操作均已启用。
  2. L0s – 低恢复延迟、节能待机状态：所有主电源、组件参考时钟和组件的内部 PLL 必须在 L0s 期间始终处于活动状态。物理层提供了一种从该状态快速转换到 L0 状态的机制。
  3. L1 – 更高延迟、更低功耗待机状态：在 L1 期间组件的内部 PLL 可能关闭期间，所有主电源必须保持活动状态。使用 L1 实现更显着的节能会增加退出延迟作为权衡。
  4. L2 – 辅助供电链路，深度节能状态：在L2 中，组件的主电源输入和参考时钟输入被关闭。 L2 链路禁用 TLP（事务层数据包）和 DLLP（数据链路层数据包）传输。
  5. L3 – 链路关闭状态：当没有电源时，组件处于 L3 状态。

L1 实现的节能太低，无法达到 SSD 功耗目标，而 L2 的恢复延迟太高，无法允许频繁、快速的状态切换。 PCIe 规范中添加了 L1 子状态来解决这些限制。 L1.1 和 L1.2 允许 PCIe 收发器关闭其 PLL、接收器和发送器。此外，L1.2 还允许关闭共模保持器电路。