NVMe

發行項
06/13/2023

本節詳細說明 Microsoft 內建 NVMe 驅動程式 (StorNVMe) 如何管理電源，以及可用的設定選項。 NVMe 規格可讓 NVMe 裝置報告最多 32 個電源狀態。每個電源狀態都有下列參數：

MP) 的最大耗電量 (
操作或非運作
專案延遲 (ENLAT)
結束延遲 (EXLAT)
相對於其他電源狀態 (相對效能值)

StorNVMe 會將運作電源狀態對應 (裝置可以處理這些狀態中的 IO，) 邏輯效能狀態 (也就是 P-States) 。同樣地，驅動程式會將非運作電源狀態對應 (裝置不會處理這些狀態中的 IO，) 邏輯閒置電源狀態 () 。使用 StorNVMe 時，轉換至這些狀態主要是由整體系統電源狀態決定。 NVMe 規格會定義自發性電源狀態轉換 (APST) 功能。針對新式待命支援，StorNVMe 不支援已啟用 APST 的裝置。

執行時間裝置電源管理

StorNVMe 可以選擇在經過特定閒置時間之後，將裝置轉換為 F-State。根據 3 個因素選擇 F-State：

延遲容錯，這是裝置視需要回應的速度。針對 F1，TransitionLatency (ENLAT + EXLAT) 不應該大於主要轉換延遲容錯。對於 F2 和其他更深入的 F 狀態 (，如果有任何) ，則其 TransitionLatency 不應大於次要轉換延遲容錯。否則，裝置可能無法轉換到這些 F 狀態，而新式待命轉換可能會受到 (影響，例如，導入了較長的延遲以進入 DRIPS) 。
閒置逾時。這是裝置完成上次 IO 作業的時間量。
系統電源狀態。如果系統正在使用中，StorNVMe 會偏好回應性。這表示將會使用不同的延遲容錯和逾時。

下表顯示 StorNVMe 所使用的預設閒置逾時和延遲容錯。如需如何變更這些設定，請參閱 Power Configuration Settings 一節。

ACPI 系統電源狀態	主要閒置逾時	主要轉換延遲容錯	次要閒置逾時	次要轉換延遲容錯
S0 (工作) - 效能配置	200 毫秒	0ms (AC) / 10ms (DC)	2000 毫秒	0 毫秒
S0 (工作) - 平衡配置	(AC) / 100 毫秒 (DC)	15 毫秒 (AC) / 50 毫秒 (DC)	2000ms (AC) / 1000ms (DC)	100 毫秒
S0 (工作) - 省電模式	100 毫秒	100 毫秒 (AC) / 200 毫秒 (DC)	1000 毫秒	200 毫秒
S0 低電源閒置 (新式待命)	50 毫秒	500ms	N/A	N/A

閒置逾時過期之後，驅動程式會周遊其內部電源狀態資料表，並選取 ENLAT+EXLAT 小於或等於目前轉換延遲容錯的最深電源狀態。

例如，假設 NVMe 裝置具有下列電源狀態，且發生閒置逾時：

電源狀態	專案延遲 (ENLAT)	結束延遲 (EXLAT)
PS0	5us	5us
PS1	10 毫秒	300us
PS2	50 毫秒	10 毫秒

當系統處於 DC 電源而非新式待命狀態時，StorNVMe 會選擇 PS1，因為這是最深的電源狀態， (ENLAT+EXLAT) < = 50 毫秒。同樣地，當系統進入新式待命時，StorNVMe 會接著選擇 PS2，因為它是最深的電源狀態， (ENLAT+EXLAT) < = 500 毫秒。

新式待命和 DRIPS

為了完全支援新式待命，StorNVMe 會根據硬體平臺所提供的提示，將裝置轉換為適當的低電源狀態。閒置狀態會因 F-State (比 F0) 更深到 D3 冷狀態而有所不同。某些平臺在新式待命中時需要 D3 冷。這取決於 SoC，因此請洽詢您的晶片廠商以取得詳細資訊。您可以如這裡所述，啟用新式待命系統上存放裝置的 D3 支援。

裝置應該支援具有簡短繼續延遲的 RTD3，以協助新式待命系統符合 1 秒的系統繼續延遲需求。 RTD3 繼續延遲 (RTD3R) 是指從 D3cold 繼續延遲，建議報告非零值 ≤ 100 毫秒。 NVMe 規格的 8.4.4 節會描述RTD3R。

電源組態設定

Windows 10支援下列 NVMe 電源設定，以調整能源效率。

主要 NVMe 閒置逾時

下列電源組態設定可讓您變更 StorNVMe 所使用的主要裝置閒置逾時。

Power Setting GUID: d639518a-e56d-4345-8af2-b9f32fb26109  (Primary NVMe Idle Timeout)
      Minimum Possible Setting: 0x00000000
      Maximum Possible Setting: 0x0000ea60
      Possible Settings increment: 0x00000001
      Possible Settings units: milliseconds

下列電源組態設定可讓您變更 StorNVMe 在計算閒置狀態時所使用的主要轉換延遲容錯值。這是與閒置逾時到期時 ENLAT 和 EXLAT 值總和比較的值。 此值愈高，選擇更深入的電源狀態的可能性就越高。

Power Setting GUID: fc95af4d-40e7-4b6d-835a-56d131dbc80e  (Primary NVMe Power State Transition Latency Tolerance)
      Minimum Possible Setting: 0x00000000
      Maximum Possible Setting: 0x0000ea60
      Possible Settings increment: 0x00000001
      Possible Settings units: milliseconds

次要 NVMe 閒置逾時

下列電源組態設定可讓您變更 StorNVMe 所使用的次要裝置閒置逾時。

Power Setting GUID: d3d55efd-c1ff-424e-9dc3-441be7833010  (Secondary NVMe Idle Timeout)
      Minimum Possible Setting: 0x00000000
      Maximum Possible Setting: 0x0000ea60
      Possible Settings increment: 0x00000001
      Possible Settings units: milliseconds

下列電源組態設定可讓您變更 StorNVMe 在計算閒置狀態時所使用的次要轉換延遲容錯值。這是與閒置逾時到期時 ENLAT 和 EXLAT 值總和比較的值。 此值愈高，選擇更深入的電源狀態的可能性就越高。

Power Setting GUID: dbc9e238-6de9-49e3-92cd-8c2b4946b472  (Secondary NVMe Power State Transition Latency Tolerance)
      Minimum Possible Setting: 0x00000000
      Maximum Possible Setting: 0x0000ea60
      Possible Settings increment: 0x00000001
      Possible Settings units: milliseconds

若要變更指定電源配置的值，請使用：

powercfg [-setacvalueindex | -setdcvalueindex] <scheme> sub_disk <Power Setting GUID> <milliseconds>

別忘了使用下列專案來套用值： powercfg –setactive <scheme>

PCIe ASPM 和 L1 子狀態

視您的平臺而定，您可能會發現 NVMe 裝置能夠在 DC 電源而非 AC 電源時進入 L1 子狀態。在此情況下，您可能需要變更 PCIe ASPM 電源組態設定，使其除了 DC 電源) 以外，在 AC 電源 (時取得最大省電。

Power Setting GUID: ee12f906-d277-404b-b6da-e5fa1a576df5  (Link State Power Management)
      GUID Alias: ASPM
      Possible Setting Index: 000
      Possible Setting Friendly Name: Off
      Possible Setting Index: 001
      Possible Setting Friendly Name: Moderate power savings
      Possible Setting Index: 002
      Possible Setting Friendly Name: Maximum power savings

若要變更值，請使用：

powercfg -setacvalueindex <scheme> sub_pciexpress aspm <value>

具有以上索引 002 以節省最大電源。別忘了使用下列專案來套用值： powercfg –setactive <scheme>

主動式電源管理

主動電源管理牽涉到 ( (效能或「效能」狀態) ，主要用於熱控制。 StorNVMe 會使用針對每個操作電源狀態報表的最大電源值，將裝置的操作電源狀態對應至邏輯 P 狀態。當裝置處於作用中 (亦即具有未完成的 IO) ，StorNVMe 會透過 P 狀態轉換將裝置轉換為其中一種運作電源狀態。

Windows 10開發期間，有一組有限的 NVMe 裝置會實作一個以上的操作電源狀態。根據我們的電源和效能測量，我們找不到使用任何但最高運作電源狀態的重大優點。因此，使用預設組態時，您只會看到使用的最高運作電源狀態。

選擇的作業電源狀態取決於目前的「最大運作能力」提示。此提示可以有 3 個不同的來源：

來自 Windows 熱架構的被動冷卻回呼。
最大電源等級電源組態設定值的變更。 (這可由系統電源配置變更或 AC/DC 電源來源中的變更觸發。)
IOCTL_STORAGE_DEVICE_POWER_CAP要求。來自這些來源的最低最大值是有效的最大作業電源值。以下討論每個來源的機制。

一般而言，StorNVMe 會選擇小於或等於有效最大操作電源值的最高運作電源狀態。

例如，假設 NVMe 裝置具有下列電源狀態：

電源狀態	最大電源	操作？
PS0	9W	Yes
PS1	6W	Yes
PS2	4W	Yes

來自這些來源的最低最大值是有效的最大作業電源值。以下討論每個來源的機制。

一般而言，StorNVMe 會選擇小於或等於有效最大操作電源值的最高運作電源狀態。

根據預設，沒有最大電源等級，因此 StorNVMe 一律會選擇 PS0。這相當於 100%。

如果 Windows 熱架構呼叫值為 50% 的被動冷卻回呼，這會導致絕對電力值 (50% * (9W – 4W) ) + 4W = 6W。 StorNVMe 接著會確保當裝置處於作用中狀態時，它一律會處於 PS1，因為該狀態的 [最大電源] 值為 6W。

然後，某些使用者模式程式會將IOCTL_STORAGE_DEVICE_POWER_CAP要求傳送至值為 5W 的磁片。 StorNVMe 現在會選擇 PS2，因為它是最高運作電源狀態，其最大電源值 (4W) 小於 5W 的最大操作電源需求。

如果指定的最大運作電源需求小於最低操作電源狀態的 [最大電源] 值，則預期只是選擇最低的操作電源狀態。在我們的範例中，如果指定的最大運作電源需求是 3W，StorNVMe 會選擇 PS2，因為它沒有最大電源值 3W 或更少運作電源狀態。

如果稍後將最大運作電源需求變更為 9W，StorNVMe 會在裝置處於作用中狀態時返回選擇 PS0。

例如，假設 NVMe 裝置具有下列電源狀態：

Windows 熱架構被動冷卻回呼

透過 Storport) StorNVMe (向 Windows 熱架構註冊熱冷卻介面，讓系統能夠透過該架構節流 NVMe 裝置。本檔範圍外有此專案的詳細資料，但一般而言，平臺會透過 ACPI 指定熱區域和臨界值，Windows 熱架構接著會透過回呼對裝置的驅動程式來節流裝置。

最大操作電源等級電源組態設定

下列電源組態設定可用來變更不同系統電源配置和 AC/DC 電源來源的最大操作電源等級。

Power Setting GUID: 51dea550-bb38-4bc4-991b-eacf37be5ec8  (Maximum Power Level)
      GUID Alias: DISKMAXPOWER
      Minimum Possible Setting: 0x00000000
      Maximum Possible Setting: 0x00000064
      Possible Settings increment: 0x00000001
      Possible Settings units: %