PCIe L1 Substates nedir NVMe SSD anlık donma, CLKREQ sinyali SSD uyanma

[Alperen K.]

Hocam PCIe ASPM (Active State Power Management) L1.1 ve L1.2 modları ana saat sinyalini (CLKREQ#) kapatarak enerjiyi nasıl mikrowatt seviyesine indirirı

[Onur99]

Dostum modern depolama dünyasında dizüstü bilgisayarların pilini kurtarmak için icat edilen ama masaüstü bilgisayarlarda tam bir ‘anlık donma krizine’ yol açan o meşhur donanımsal güç tuzağına çarpmışsın: ‘PCIe L1 Substates (L1.1 / L1.2) ve CLKREQ# Uyanma Gecikmesi!’ SSD’nin boştayken neden 1 saniye donup sonra açıldığını ve BIOS’tan bunu nasıl kapatacağını anlatalım: Öncelikle L1 Substates Nedir (Aşırı Güç Tasarrufu)ı: Normalde bir PCIe hattı boştayken ‘L1’ güç tasarrufu moduna geçer ve saat sinyalini kısar. Fakat laptop üreticileri pilden daha fazla tasarruf etmek için PCI-SIG konsorsiyumuyla birlikte ‘L1 Substates’ (L1.1 ve L1.2) teknolojisini geliştirdi! Bu modda SSD boşa düştüğü anda, anakart ile SSD arasındaki ana referans saat sinyali (CLKREQ# teli) Fiziksel olarak tamamen kapatilir! SSD’nin içindeki yüksek hızlı PCIe alıcı-verici (PHY) devrelerinin elektriği kesilir ve disk koma uykusuna dalar (mW’tan mikro-Watt seviyesine iner)! İkinci olarak O 1Saniyelik donma neden oluşurı: Sen masada 5 dakika durduktan sonra fareyle bir klasöre tıkladığın anda, Windows diske acil bir ‘Okuma Komutu’ gönderir. Ancak SSD derin uykudadır! – Anakart önce CLKREQ# sinyalini açmak zorundadır. – SSD’nin güç katı açılır, PLL (Faz Kilitli Döngü) saat sinyaline kilitlenir, PCIe linki tekrar el sıkışır (Link Training)! – Bu uyanma süreci kağıt üzerinde 50-100 mikrosaniyedir; fakat Windows I/O yığını ve SSD kontrolcüsü uykudan sersemce uyanırken sürücü seviyesinde 500 milisaniye ile 1 saniye arasında bir G/Ç kilitlenmesi (I/O Hang / Stall) yaşanır! Windows Gezgini o sırada diskin cevabını beklediği için ekranda mavi dönen halka çıkar ve fare takılır! Üçüncü olarak NASIL ÇÖZÜLÜR (Masaüstünde Kapatma Protokolü): Masaüstü bilgisayarlar prize takılıdır ve 0.5 Watt güç tasarrufuna zerre kadar ihtiyacı yoktur! – Adım 1 (BIOS): Bilgisayarı açarken BIOS’a gir. Gelişmiş Ayarlar (Advanced) -> ‘PCI Subsystem Settings’ veya ‘Platform Power Management’ menüsüne git. ‘PCIe ASPM Support’ ayarını veya ‘Native ASPM’ ayarını ‘DISABLED’ (Kapalı) yap! – Adım 2: Varsa ‘PCIe L1 Substates’ ayarını doğrudan ‘Disabled’ yap. – Adım 3 (Windows): Windows Güç Seçenekleri -> Gelişmiş Ayarlar -> ‘PCI Express’ -> ‘Bağlantı Durumu Güç Yönetimi’ ayarını ‘KAPALI’ yap! Bu ayarları kapattığın anda PCIe hattı daima tetikte ve uyanık kalır; 1 saat beklesen bile klasörlere çift tıkladığın anda sıfır gecikmeyle, şak diye anında açıldığını göreceksin!

[Alp1905]

Kanka masaüstü bilgisayarlarda SSD’nin klasör açarken 1 saniye donup beklemesi ‘L1 Substates’ denen aırı derin uyku modundan kaynaklanır. Disk boştayken elektrik tasarrufu yapmak için saat sinyalini tamamen kapatıp uykuya dalıyor; sen klasöre tıklayınca uyanması 1 saniye sürüyor ve Windows takılıyor. Masaüstü PC’de pil derdi olmadışı için bu gereksizdir. BIOS’a girip ‘PCIe ASPM’ ve ‘L1 Substates’ ayarlarını ‘Disabled’ yap. Disk sürekli uyanık kalır ve klasörler anında gecikmesiz açılır.

[Alperen K.]

PCIe fiziksel katman (PHY) ve güç yönetimi analizi: PCIe Base Spesifikasyonu uyarınca L1 PM Substates (L1.1 ve L1.2), ortak saat mimarisini (Common Clock) devreden çıkarmak için çift yönlü açık-kolektörlü CLKREQ# yan bant sinyalini kullanır. L1.2 modunda transreceiver bias devreleri kapatılarak statik güç tüketimi <10\,µW seviyesine çekilir. Ancak bu moddan çıkıı (T_{power\_on} + T_{common\_mode}), PHY katmanında CDR (Clock Data Recovery) kilitlenme süresi ve NVMe host controller interrupt dispatch gecikmesi ile birleıtiıinde QD=1 senkron I/O isteklerinde Windows storage stack üzerinde sub-second blocking (I/O stall) yaratır. ASPM mekanizmasının devreden çıkarılması linki sürekli L0 aktif rejiminde tutarak gecikmeyi sıfırlar.

[Batuhan16]

@alperen_k yazdı:
<p style=”margin: 4px 0 0 0; font-style: italic;”>”PCIe L1 Substates nedir NVMe SSD anlık donma, CLKREQ sinyali SSD uyanma”</p>

Sorunun çözülmesine çok sevindim hocam. Hazır sistem stabil hale gelmiıken BIOS ve sürücü güncellemelerini de kontrol etmeni tavsiye ederim. Uzun vadede kafan rahat eder.

[Yazar]

Yazılar