Управление питанием для аппаратных устройств хранилища

2025-04-04

Введение

Этот документ предназначен для использования в качестве руководства для изготовителей оборудования и устройств, использующих встроенные драйверы SATA и NVMe Microsoft в обновлении Windows 10 мая 2019 года или более новых версиях операционных систем. Общие рекомендации Корпорации Майкрософт — предоставить встроенные решения, которые "просто работают" с точки зрения балансировки производительности, реагирования и эффективности питания. Как и в случае с общей производительностью системы, некачественное оборудование устройства может скомпрометировать общую эффективность и срок службы аккумулятора. Как правило, система пытается сбалансировать эффективность питания с производительностью.

На приведенной ниже схеме показана определяемая acPI мощность устройства D0 (работая) до D3 (отключено). Обратите внимание, что по мере перехода устройства в более глубокие состояния питания потребление электроэнергии уменьшается, но задержка увеличивается. Кроме того, обратите внимание, что Windows поддерживает различные функциональные состояния (F-States), которые можно использовать для точного управления функциональностью и мощностью в состоянии D0. Это может быть полезно для управления питанием в режиме выполнения, где система должна оставаться с высокой степенью отзывчивости, но по-прежнему требуется экономия энергии.

Состояния питания

Управление питанием режима сна ACPI-Defined

Когда система не используется, Windows может при удобном случае перевести её в состояние сна по спецификации ACPI для экономии энергии. Аналогичным образом, Windows может выбирать глубокие состояния сна с течением времени, чтобы сохранить еще больше энергии. Например, система может перейти на S3 в течение периода и в конечном итоге перейти на S4 Hibernate. Когда система переходит в спящий режим, общее правило заключается в том, чтобы поместить устройство в наиболее глубокое возможное D-состояние, если устройство не поддерживает пробуждение или не готово к нему. В этих условиях может быть уместно более поверхностное D-состояние. Аналогичным образом, когда система просыпается, устройство перейдет обратно в D0.

Управление питанием среды выполнения

Чтобы обеспечить максимальную эффективность питания, некоторые компоненты реализуют очень детализированную логику простоя, чтобы определить, когда устройства могут быть отключены, даже если система активно используется. Например, высокоуровневое устройство хранения может отключить определенные функциональные блоки во время выполнения, если драйвер считает, что они не использовались в течение некоторого периода времени. Это возможно только в том случае, если эти функциональные блоки можно вернуть в сеть и сделать функциональные достаточно быстро, чтобы пользователь не заносил заметные задержки.

Современное резервное управление питанием

Если система не используется, Windows может оппортунистически отключить питание для некоторых устройств для экономии энергии. В современном режиме ожидания система остается в S0. Даже в S0 все периферийные устройства в конечном итоге могут быть отключены из-за истечения времени бездействия. Это состояние определяется как "S0 Low Power Idle". После перевода всех устройств в состояние низкого энергопотребления может быть отключена еще большая часть системной инфраструктуры (например, шины, таймеры). Общее правило состоит в том, чтобы поместить устройство в самое глубокое возможное D-состояние в режиме простоя, даже если система находится в состоянии S0. В зависимости от особенностей реализации процессорного комплекса и конструкции платформы периферийным устройствам может потребоваться перейти в состояние F, D3 Hot или D3 Cold (питание отключено). Чтобы уменьшить необходимость функционального драйвера управлять деталями реализации, драйверы должны перейти к самому глубокому соответствующему состоянию устройства, чтобы максимально увеличить время работы батареи.

Поддержка D3

Если система не используется, Windows может оппортунистически отключить питание для некоторых устройств для экономии энергии. В современном режиме ожидания система остается в S0. Даже в S0 все периферийные устройства в конечном итоге могут быть отключены из-за простоя времени ожидания. Это состояние определяется как "S0 низкое энергопотребление". После того как все устройства находятся в режиме низкого энергопотребления, может быть отключена еще большая часть системной инфраструктуры (например, шины, таймеры и так далее). Общее правило состоит в том, чтобы поместить устройство в максимально глубокое D-состояние во время простоя, даже если состояние системы S0. В зависимости от деталей реализации комплекса процессоров и конструкции платформы, периферийные устройства могут требоваться для перехода в состояние F, D3 Hot или D3 Cold (питание отрезано). Чтобы снизить потребность функционального драйвера в управлении этими сведениями о реализации, драйверы должны перейти к самому глубокому соответствующему состоянию устройства, чтобы максимально увеличить время работы батареи.

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

Предпочтительный способ выбора или отказа от поддержки D3 для устройств хранения — это приведенный выше _DSD ACPI. Однако существует также глобальный раздел реестра, который можно использовать для изменения поддержки D3 при необходимости.

Имя: StorageD3InModernStandby
Тип: REG_DWORD
Путь: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Storage\
Значение:
- 0— отключение поддержки D3
- 1. Включение поддержки D3

Если раздел реестра не настроен, Storport проверяет конфигурацию _DSD, чтобы определить, следует ли включить D3. Если _DSD не реализован, Storport проверяет, находится ли платформа в списке разрешений для поддержки D3.

Взаимоотношения "Родитель/дитя" для управления питанием

При включении взаимоотношение между родительскими и дочерними устройствами всегда обеспечивается для устройств хранения. Во время выключения питания единственным случаем, когда связь между родительским и дочерним устройствами не применяется, является случай, если контроллер поддерживает только D3Hot, а устройство отправляет сигнал F1 в PoFx (т. е. поддерживается DEVSLP или это SSD в системе Modern Standby), то контроллер может войти в состояние D3, пока устройство находится в F1.

В этом разделе

Тема	Описание
NVMe	В этом разделе рассматриваются рекомендации по управлению питанием для устройств хранилища NVMe.
SATA/AHCI	В этом разделе рассматриваются рекомендации по управлению питанием для устройств хранения SATA/AHCI.