常见PCIe电源管理简介

1 简介

电源管理主要包含两个部分：PCI-PM电源管理机制和ASPM电源管理机制。

• PCI-PM电源管理机制：这种电源管理机制是基于软件控制的，软件系统通过修改寄存器的值，使PCIe设备进入不同的状态。
• ASPM电源管理机制：这种管理机制是通过硬件自发控制的，这种管理机制可以通过软件禁用。

2 PCI-PM电源管理

PCI-PM电源管理机制是软件系统通过修改寄存器中的电源管理字段，使PCIe设备进入D状态，D状态总共有四种：D0,D1,D2,D3。电源管理的状态包可以分为D State(Device State)和L State(Link State)。

• D State(Device State)
  • D0 State
    正常工作状态，该状态下功耗最大。所有的PCIe设备都必须支持D0状态。D0可以分为两个不同的子状态，分别为D0-Unintialized和D0 Active。D0-Unintialized阶段PCIe设备还没有被激活，只能进行TLP请求，PCIe设备不能正常工作。D0 Active阶段PCIe设备已被激活，可以正常工作。
  • D1 State
    中间省电状态，PCIe进入“浅睡眠”状态。
  • D2 State
    中间省电状态，PCIe进入“深度睡眠”状态。
  • D3Hot State
    是一种非常低功耗的状态，与D1/D2的功能类似，只能回到到D0-Unintialized状态。
  • D3Cold State
    断电状态，功耗最低。当PCIe电源关断时，PCIe设备进入次状态。
• S State
  • L0 State
    该状态属于正常工作状态。
  • L0s Stat
    PCIe设备进入Standby状态。
  • L2/L3 Ready
    这两个状态是PCIe设备准备进入L2/L3前的预备状态。
  • L1 State
    PCIe设备进入比L0s更低功耗的Standby状态；L1状态有两个子状态L1.1和L1.2。
  • L2 State
    比L1功耗更低的深度省电状态
  • L3 State
    此时PCIe链路处于关闭状态，PCIe设备的VCC电源也被移除
  • LDN State
    这个状态不具有实际意义，只是L2/L3返回L0状态时所需要用的中间过渡状态。

3 ASPM电源管理

ASPM是基于硬件自主控制的链路电源管理机制，只有在PCIe设备处于D0状态时才可以应用ASPM机制，与ASPM有关的链路状态只有L0s和L1。

4 状态间的转换

• D State间的转换

PCIe设备必须支持D0和D3，但是D1/D2是选择性的。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。当PCIe设备处于D0状态时，ASPM可以改变PCIe链路的电源状态。

• S State间的转换

在L0 State期间，L1和L2/L3 Ready开始协议协商。只有在协商完成后，才能进入L1和L2/L3 Ready State。除非发生LDn，否则在协商过程结束之前，Link Power Management一直保持L0状态。L0状态包括LTSSM L0状态、Recovery状态和LinkUp状态、Configuration状态。此外，LTSSM通常由主电源供电(而不是Vaux)，因此LTSSM不会在L2或L3状态下供电。

5 D State与S State的关系

PCIe设备的D State与PCIe链路电源状态相辅相成，不是单独存在的。亲密关系如下表：

Downstream ComponentD-State	Permissible ComponentD-State	PermissibleInterconnect State
D0	D0	L0、L0s、L1、
D1	D0-D1	L1
D2	D0-D2	L1
D3 hot	D0-D3 hot	L1、L2、L3 Ready
D3 cold	D0-D3 clod	L2、L3