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常見PCIe電源管理簡介

CHANBAEK ? 來源: 一杯苦Coffee ? 作者: 一杯苦Coffee ? 2023-12-16 16:29 ? 次閱讀
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1 簡介

電源管理主要包含兩個部分:PCI-PM電源管理機(jī)制和ASPM電源管理機(jī)制。

  • PCI-PM電源管理機(jī)制:這種電源管理機(jī)制是基于軟件控制的,軟件系統(tǒng)通過修改寄存器的值,使PCIe設(shè)備進(jìn)入不同的狀態(tài)。
  • ASPM電源管理機(jī)制:這種管理機(jī)制是通過硬件自發(fā)控制的,這種管理機(jī)制可以通過軟件禁用。

圖片

2 PCI-PM電源管理

PCI-PM電源管理機(jī)制是軟件系統(tǒng)通過修改寄存器中的電源管理字段,使PCIe設(shè)備進(jìn)入D狀態(tài),D狀態(tài)總共有四種:D0,D1,D2,D3。電源管理的狀態(tài)包可以分為D State(Device State)和L State(Link State)。

  • D State(Device State)
    • D0 State
      正常工作狀態(tài),該狀態(tài)下功耗最大。所有的PCIe設(shè)備都必須支持D0狀態(tài)。D0可以分為兩個不同的子狀態(tài),分別為D0-Unintialized和D0 Active。D0-Unintialized階段PCIe設(shè)備還沒有被激活,只能進(jìn)行TLP請求,PCIe設(shè)備不能正常工作。D0 Active階段PCIe設(shè)備已被激活,可以正常工作。
    • D1 State
      中間省電狀態(tài),PCIe進(jìn)入“淺睡眠”狀態(tài)。
    • D2 State
      中間省電狀態(tài),PCIe進(jìn)入“深度睡眠”狀態(tài)。
    • D3Hot State
      是一種非常低功耗的狀態(tài),與D1/D2的功能類似,只能回到到D0-Unintialized狀態(tài)。
    • D3Cold State
      斷電狀態(tài),功耗最低。當(dāng)PCIe電源關(guān)斷時,PCIe設(shè)備進(jìn)入次狀態(tài)。
  • S State
    • L0 State
      該狀態(tài)屬于正常工作狀態(tài)。
    • L0s Stat
      PCIe設(shè)備進(jìn)入Standby狀態(tài)。
    • L2/L3 Ready
      這兩個狀態(tài)是PCIe設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)入L2/L3前的預(yù)備狀態(tài)。
    • L1 State
      PCIe設(shè)備進(jìn)入比L0s更低功耗的Standby狀態(tài);L1狀態(tài)有兩個子狀態(tài)L1.1和L1.2。
    • L2 State
      比L1功耗更低的深度省電狀態(tài)
    • L3 State
      此時PCIe鏈路處于關(guān)閉狀態(tài),PCIe設(shè)備的VCC電源也被移除
    • LDN State
      這個狀態(tài)不具有實(shí)際意義,只是L2/L3返回L0狀態(tài)時所需要用的中間過渡狀態(tài)。

3 ASPM電源管理

ASPM是基于硬件自主控制的鏈路電源管理機(jī)制,只有在PCIe設(shè)備處于D0狀態(tài)時才可以應(yīng)用ASPM機(jī)制,與ASPM有關(guān)的鏈路狀態(tài)只有L0s和L1。

圖片

4 狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換

  • D State間的轉(zhuǎn)換

PCIe設(shè)備必須支持D0和D3,但是D1/D2是選擇性的。所以在目前市面的SSD PCIe主控,一般都只是支持D0/D3,并不支持D1/D2。當(dāng)PCIe設(shè)備處于D0狀態(tài)時,ASPM可以改變PCIe鏈路的電源狀態(tài)。

圖片

  • S State間的轉(zhuǎn)換

在L0 State期間,L1和L2/L3 Ready開始協(xié)議協(xié)商。只有在協(xié)商完成后,才能進(jìn)入L1和L2/L3 Ready State。除非發(fā)生LDn,否則在協(xié)商過程結(jié)束之前,Link Power Management一直保持L0狀態(tài)。L0狀態(tài)包括LTSSM L0狀態(tài)、Recovery狀態(tài)和LinkUp狀態(tài)、Configuration狀態(tài)。此外,LTSSM通常由主電源供電(而不是Vaux),因此LTSSM不會在L2或L3狀態(tài)下供電。

圖片

5 D State與S State的關(guān)系

PCIe設(shè)備的D State與PCIe鏈路電源狀態(tài)相輔相成,不是單獨(dú)存在的。親密關(guān)系如下表:

Downstream ComponentD-StatePermissible ComponentD-StatePermissibleInterconnect State
D0D0L0、L0s、L1、
D1D0-D1L1
D2D0-D2L1
D3 hotD0-D3 hotL1、L2、L3 Ready
D3 coldD0-D3 clodL2、L3
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