Řízení spotřeby pro hardwarová zařízení úložiště

Úvod

Tento dokument je určený jako vodítko pro výrobce OEM a zařízení používající ovladače SATA a NVMe od Microsoftu ve Windows 10. května 2019 Update nebo novější verze operačního systému. Obecné pokyny Microsoftu poskytují řešení, která "prostě fungují" z hlediska vyvážení výkonu, rychlosti odezvy a energetické účinnosti. Stejně jako u celkového výkonu systému může špatně chovaný hardware zařízení ohrozit celkovou efektivitu a životnost baterie. Obecně platí, že se systém snaží vyvážit efektivitu výkonu s výkonem.

Následující diagram znázorňuje stavy napájení zařízení definované rozhraním ACPI od D0 (pracovní) do D3 (vypnuto). Všimněte si, že při přechodu zařízení do hlubších stavů napájení se snižuje spotřeba energie, ale zvyšuje se latence. Všimněte si také, že Windows podporuje různé funkční stavy (F-States), které lze použít k řízení jemně odstupňované úrovně funkčnosti a výkonu v rámci D0 stavu. To může být užitečné pro řízení spotřeby za běhu, kde systém musí zůstat vysoce responzivní, ale stále potřebuje ušetřit energii.

ACPI-Defined Správa spotřeby režimu spánku

Pokud systém není používán, systém Windows může příležitostně umístit systém do stavu spánku definovaného ACPI, aby ušetřil energii. Stejně tak systém Windows může v průběhu času zvolit hluboké stavy spánku, aby ušetřil ještě více energie. Systém například může po určitou dobu přejít na S3 a nakonec přejít na režim hibernace S4. Když systém přejde do stavu spánku, obecné pravidlo je umístit zařízení do nejnižšího možného D-stavu, pokud zařízení je schopné probuzení a je připraveno k probuzení. Za těchto podmínek může být vhodný mělčí D-stav. Podobně když se systém probudí, zařízení přejde zpět na D0.

Řízení spotřeby za běhu

Aby bylo možné dosáhnout maximální účinnosti energie, některé komponenty implementují velmi jemně odstupňovanou nečinnou logiku, která určí, kdy lze zařízení vypnout, i když je systém aktivní. Například zařízení vysoké třídy s úložnými funkcemi může během provozu zakázat určité funkční bloky, pokud ovladač zjistí, že nebyly použity po určitou dobu. To je možné pouze tehdy, pokud tyto funkční bloky lze vrátit do online režimu a zprovoznit dostatečně rychle, aby uživatel nezažil výrazná zpoždění.

Moderní pohotovostní řízení spotřeby

Pokud systém není používán, systém Windows může oportunisticky vypnout napájení některé sady zařízení pro úsporu energie. V moderním pohotovostním režimu zůstává systém v S0. I v S0 můžou být všechna periferní zařízení nakonec vypnutá kvůli vypršení časového limitu nečinnosti. Tento stav je definován jako "S0 Nízká Spotřeba Energie". Jakmile jsou všechna zařízení ve stavu nízkého výkonu, může se vypnout ještě více systémové infrastruktury (např. sběrnice, časovače atd.). Obecným neformálním pravidlem je umístit zařízení do nejhlubšího možného D-stavu, když je nečinné, i když je stav systému S0. V závislosti na podrobnostech implementace složitého procesoru a návrhu platformy se můžou periferní zařízení vyžadovat, aby přešla do stavu F, D3 Hot nebo D3 Cold (napájení je vyjmuto). Aby bylo možné zmírnit potřebu ovladače funkce ke správě těchto podrobností o implementaci, měly by ovladače přejít do nejnižšího vhodného stavu zařízení, aby se maximalizovala životnost baterie.

Podpora D3

Pokud systém není používán, systém Windows může oportunisticky vypnout napájení některé sady zařízení pro úsporu energie. V moderním pohotovostním režimu zůstává systém v S0. I v S0 můžou být všechna periferní zařízení nakonec vypnutá kvůli vypršení časového limitu nečinnosti. Tento stav je definován jako "S0 Low Power Idle". Jakmile jsou všechna zařízení ve stavu nízkého výkonu, může se vypnout ještě více systémové infrastruktury (např. sběrnice, časovače atd.). Obecné pravidlo je umístit zařízení do nejhlubšího možného stavu D, když je nečinné, i když je stav systému S0. V závislosti na podrobnostech implementace složitého procesoru a návrhu platformy se můžou periferní zařízení vyžadovat, aby přešla do stavu F, D3 Hot nebo D3 Cold (napájení je vyjmuto). Aby bylo možné zmírnit potřebu ovladače funkce ke správě těchto podrobností o implementaci, měly by ovladače přejít do nejnižšího vhodného stavu zařízení, aby se maximalizovala životnost baterie.

ASL Copy  
Name (_DSD, Package () { 
     
          ToUUID("5025030F-842F-4AB4-A561-99A5189762D0"), 
     
            Package () { 
 
                Package (2) {"StorageD3Enable", 1}, // 1 - Enable; 0 - Disable 
 
            } 
        } 
 ) 

Výše uvedené _DSD ACPI je upřednostňovaným způsobem, jak se přihlásit či odhlásit z podpory D3 pro úložná zařízení. Existuje však také globální klíč registru, který lze v případě potřeby použít k úpravě podpory D3.

• Název: StorageD3InModernStandby
• Typ: REG_DWORD
• Cesta: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Storage\
• Hodnota:
  • 0 – Zakázání podpory D3
  • 1 – Povolení podpory D3

Pokud klíč registru není nakonfigurovaný, storport zkontroluje konfiguraci _DSD a určí, jestli se má D3 povolit. Pokud _DSD není implementováno, Storport zkontroluje, jestli je platforma na seznamu povolených pro podporu D3.

Vztah nadřazenosti/podřízenosti pro správu energie

Během zapnutí se u úložných zařízení vždy vynucuje vztah nadřazenosti a podřízenosti. Při výpadku napájení je jediným případem, kdy se nevynucuje vztah napájení nadřazený/podřízený, pokud kontroler podporuje pouze D3Hot a zařízení hlásí F1 do PoFx (tj. DEVSLP je podporováno nebo se jedná o SSD v moderním pohotovostním systému), pak může řadič vstoupit do D3, když je zařízení v F1.

V této části

Téma	Popis
NVMe	Toto téma se zabývá pokyny pro řízení spotřeby pro úložná zařízení NVMe.
SATA/AHCI	Toto téma se zabývá pokyny pro řízení spotřeby pro úložné zařízení SATA/AHCI.