SATA/AHCI

In diesem Abschnitt wird die Energieverwaltung von Microsoft In-Box NVMe-Treiber (StorNVMe) erläutert und erklärt, welche Konfigurationsoptionen verfügbar sind.

HIPM/DIPM

Standardmäßig ist „HIPM-only“ aktiviert und StorAHCI verwaltet Übergänge von „Teilweise“ zu „Slumber“. Wenn sich das Gerät im Zustand D0 befindet und der Link für 100 ms im Modus „Teilweise“ war, geht StorAHCI zum Slumber-Zustand über. StorAHCI ermöglicht es dem Controller, Übergänge von „Aktiv“ zu „Teilweise“ zu verarbeiten, indem das „Aggressive Partial Feature“ des SATA-I/O-Standards aktiviert wird.

Nachdem das Gerät in den Zustand D3 versetzt wurde, überführt StorAHCI den Link sofort in den Slumber-Zustand.

„HIPM-only“ wurde ausgewählt, da StorAHCI DEVSLP-Übergänge direkt steuert und normalerweise DEVSLP-fähige Controller angeben, dass DEVSLP nur über den Slumber-Zustand erreicht werden kann. Daher muss StorAHCI auch Übergänge zu Slumber steuern.

DEVSLP

StorAHCI steuert DEVSLP direkt, um ein effektives Gleichgewicht zwischen Leistung, Reaktionsfähigkeit und Diagnostizierbarkeit zu erreichen. Daher verwendet StorAHCI nicht das hardwaregesteuerte DEVSLP-Feature (bzw. „Aggressive DEVSLP“ gemäß der SATA-I/O-Spezifikation).
DEVSLP wird einem einzelnen logischen Leerlaufleistungszustand oder „F-State“ zugeordnet, nämlich F1.

Die folgende Tabelle zeigt die Zeitspanne, die sich das SATA-Gerät im Leerlauf befinden muss, bevor es unter verschiedenen Energiezuständen des Systems zu DEVSLP übergeht. Wenn das Steuergerät festgelegt hat, dass aus dem Slumber-Zustand heraus zu DEVSLP übergegangen werden muss, geht StorAHCI zunächst in den Slumber-Zustand über und wechselt dann nach Abschluss des Übergangs in den Slumber-Zustand sofort zu DEVSLP. Wie oben erwähnt, bedeutet dies, dass HIPM unterstützt werden muss.

Systemenergiezustand	DEVSLP-Leerlauftimeout
S0 (Betrieb)	6 Sekunden
S0 Niedriger Energiestand – Leerlauf (Modern Standby (MS))	50 ms

Adaptive D3-Leerlauftimeout

Nachdem nun SATA-Laufwerke mit rotierenden Medien auf modernen Standbysystemen unterstützt werden, muss ein Gleichgewicht zwischen Energieeinsparungen und Gerätezuverlässigkeit gefunden werden. Im modernen Standbymodus muss das Gerät schneller heruntergefahren werden, um den Energiebedarf des Systems zu decken. Wenn ein rotierendes Laufwerk zu aggressiv heruntergefahren wird, kann dies jedoch zu einem übermäßigen Verschleiß an den mechanischen Teilen des Laufwerks führen. Um den Verschleiß zu verringern, umfasst Windows 10 Adaptive D3-Leerlauftimeout, wobei die Anzahl der Energiezyklen des Geräts verfolgt und mit einem Worst-Case-Modell verglichen wird, das auf einer typischen Gerätegarantie basiert (im schlimmsten Fall würde das Laufwerk nur ein paar Jahre halten). Wenn die tatsächliche Energiezyklusfrequenz zu nahe am Worst-Case-Modell liegt, wird der D3-Leerlauftimeoutwert erhöht, damit der Trend wieder in Richtung sicherer Werte geht. Wenn die Energiezyklusfrequenz so niedrig ist, dass das Gerät nicht Gefahr läuft, übermäßig abgenutzt zu werden, wird der Wert für den D3-Leerlauftimeout drastisch verkürzt, um sicherzustellen, dass das Laufwerk schnell heruntergefahren wird, sobald es sich im modernen Standbymodus im Leerlauf befindet.

StorAHCI gibt für rotierende Laufwerke einen minimalen Energiezykluszeitraum von 5 Minuten an. Das bedeutet, dass ein solches Laufwerk, wenn es häufiger als alle 5 Minuten ein- und ausgeschaltet wird, im Leerlauf eine kurze Zeit eingeschaltet bleibt, um dies auszugleichen. Wenn Sie den minimalen Energiezykluszeitraum ändern möchten, können Sie gemäß Anleitungen ihres Geräteanbieters den folgenden Registrierungsschlüssel verwenden:

• Name: MinPowerCyclePeriodInSecs
• Typ: MULTI_SZ
• Pfad: HKLM\System\CurrentControlSet\Services\storahci\Parameters\Device
• Wert: <Product ID> <Value>, z. B. „ST31000528AS 300“ oder „WDC WD4* 360“
  • Um ein Muster anzugeben, das mehreren Produkt-IDs entspricht, verwenden Sie:
    • ‘?’ als Entsprechung eines beliebigen einzelnen Zeichens
    • '*' als Entsprechung aller restlichen Zeichen
  • Der Wert selbst wird in der Einheit Sekunden angegeben.

Gerätewartungszeit

Da es jetzt möglich ist, dass rotierende Laufwerke eine erhebliche Zeit ausgeschaltet bleiben, umfasst Windows 10 auch einen Mechanismus, der dem Laufwerk eine bestimmte Leerlaufzeit (1 Minute alle 24 Stunden) in eingeschaltetem Zustand zur Durchführung interner Wartung einräumt. Dies geschieht nur, wenn das System an das Stromnetz angeschlossen ist, um die Akkulebensdauer zu schonen, und wenn sich das System im modernen Standbymodus befindet, um die Festplattenaktivität auf ein Minimum zu beschränken. Die Gerätewartung ist nicht konfigurierbar.

Moderner Standbymodus und DRIPS

Ab Windows 10 werden Laufwerke mit rotierenden Medien (HDD oder SSHD) auf modernen Standbysystemen unterstützt. Bei HDD kann es zu einem höheren Stromverbrauch kommen, da das adaptive D3-Leerlauftimeout das Festplattenlaufwerk für längere Zeit im D0-Zustand hält. HDD können auch zu einer längeren Latenzzeit beim Beenden des modernen Standbymodus führen. Moderne Standbysysteme mit HDD sind jedoch von der Latenzanforderung von 1s beim Fortsetzen der Systemausführung ausgenommen. SSDs, insbesondere als primäres Startlaufwerk, werden statt HDDs empfohlen, wenn möglich.

Um den modernen Standbymodus zu unterstützen, muss die Plattform unabhängig vom Medientyp der Speichergeräte im System eine Einschränkung für eines der beiden folgenden Dinge festlegen:

1. jeden SATA-Port; oder
2. den AHCI-Controller

Diese Einschränkung wird von dem Energiemodul-Plug-In (PEP) verwendet und sollte es dem System ermöglichen, in den DRIPS-Zustand (Deepest Runtime Idle Power State) zu wechseln, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

1. Alle SATA-Laufwerke wechseln in den DEVSLP-Zustand (F1) oder einen tieferen Zustand (D3 gilt als tiefer als F1); oder
2. der AHCI-Controller wechselt in den F1-Zustand oder einen tieferen Zustand.

Die Einzelheiten dazu sind plattformspezifische und liegen außerhalb des Rahmens dieses Dokuments.

Hinweis

Microsoft empfiehlt nicht, dass SATA-SSD/HDD automatische Übergänge von „Teilweise“ zu „Slumber“ (APST) unterstützen. APST wird automatisch deaktiviert.

AHCI-SSDs mit PCIe-Anschluss

Während der Windows 10 Entwicklung hat keine der AHCI-SSDs mit PCIe-Anschluss, auf die wir gestoßen sind, einen DEVSLP-Zustand für StorAHCI verfügbar gemacht. Dies bedeutet, dass Windows 10 praktisch keine Energieverwaltungsoptionen für diese Geräte bietet. In diesem Fall tragen das Gerät und die Plattform den Großteil der Verantwortung für die Energieverwaltung.