TW201224737A - Storage drive management - Google Patents
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Description
201224737 六、發明說明: 【明戶斤屬·軒々頁3 發明領域 本發明大致上係有關於電腦系統及更明確言之,係有 關於管理電腦系統的儲存驅動電力及/或效能。 c 前冬好】 發明背景 採用電腦平台諸如可攜式個人電腦(PC),電力管理方 案諸如南階組態及電力介面(ACPI)提供不同系統 '平么 及處理核心電力態及效能態分別地係允許電腦平a的不5 部分變成更高或更低的電力耗用及效能態來隨時間而更^ 效地操作。平台組件之效能/電力態典型地係藉平台作業系 统,基於各項參數例如任務需求、可用電力等加以栌制/ 不幸地,目前體現的效能態管理可能基於不夠精緻的 考量,未財慮個财置的f求活性,諸,存驅動裂置 包括硬碟驅動裂置(HDD)、g)態驅動裝置(SSD)、及光碟驅 動裝置(ODD”舉例言之,聯結電力管理態間的負面互動 <财效能問題,例如因儲存驅動裝置瓶頸感應延遲顯著 地有損效能。舉例言之,低延遲SSD可能對此—問題高产 敏感。目為了補救此等問題,用戶可單純關閉其電^ 上的電力官理選項,或單純忍受效能打擊。 儲存VR(用來供電给儲存裝置之電壓調節器)典型地且 有跨平台電源供應ϋ之若干最大損耗。回應於此,公司製 造產品’該等產品結合基於硬狀電力_崎及該驅動
S 201224737 裝置之試探手段來更佳地管理其效能/電力態。不幸地,此 等辦法可能要求過量額外管理資料量且可能甚至無法發揮 功能至期望程度。 據此,本文揭示呈現用以補償此等議題之新穎辦法。 【發明内容】 依據本發明之一實施例,係特地提出一種具有指令之 記憶體儲存裝置,該等指令當於電腦平台執行時致使其執 行一方法,該方法包含:監視一儲存驅動裝置驅動器來確 定異動存取請求針對該驅動器是否並非提交達一足夠時間 量;及若異動存取請求並非提交達該足夠時間量,則減低 供給該驅動裝置之電力。 圖式簡單說明 本發明之實施例係於附圖圖式中舉例說明而非限制 性,圖式中類似的元件符號係指相似的元件。 第1圖為依據若干實施例具有儲存驅動策略引擎之電 腦平台之略圖。 第2圖顯示依據若干實施例用以管理儲存驅動效能及 電力之常式。 第3圖為依據更特定實施例具有儲存驅動效能/電力管 理之電腦平台之略圖。 第4圖為流程圖顯示依據若干實施例用以管理儲存驅 動存取請求之常式。 第5圖為流程圖顯示依據若干實施例用以管理減少供 應電力給儲存驅動裝置之常式。 201224737 t實施方式;3 較佳實施例之詳細說明 採用電腦平台諸如可攜式個人電腦(PC),電力管理方 案諸如尚階組態及電力介面(ACPI)提供不同系統、平台、 及處理核心電力態及效能態分別地係允許電腦平台的不同 部分變成更高或更低的電力耗用及效能態來隨時間而更有 效地操作。平台組件之效能/電力態典型地係藉平台作業系 統,基於各項參數例如任務需求、可用電力等加以控制。 不幸地,目前體現的效能態管理可能基於不夠精緻的 考量,未能考慮個別裝置的需求活性,諸如儲存驅動裝置 包括硬碟驅動裝置(HDD) '固態驅動裝置(SSD)、及光碟驅 動裝置(ODD)。舉例言之,聯結電力管理態間的負面互動 可旎有效能問題,例如因儲存驅動裴置瓶頸感應延遲顯著 地有損效能。舉例言之’低延遲SSD可能對此一問題高度 敏感。目前,為了補救此等問題,用戶可單純關閉其電腦 上的電力管理選項,或單純忍受效能打擊。 儲存VR(用來供電給儲存裝置之電壓調節器)典型地具 有跨平台電源供應器之若干最大損耗。回應於此,公司製 &產品’料產^結合基於硬狀電力㈣始纽該驅動 裝置之試探手段來更佳地管理纽能/電力態。不幸地,此 等辦决可能要求過量額外管理資料量且可能甚至無法發揮 功能至期望程度。 , 々據此,本文揭示呈現用以補償此等議題之新穎辦法。 Λ本發明之若干貫施例,使用可能已經用於平台作業系 201224737 提供更穩健解決辦法。此點為有效,原 二:典型地已經監視儲存驅動存取請求,及 量=著(ΓΓ1·料流量㈣(效能具_性)或何時資料流 里‘”、而可節電)。因此該辦法移動至更接折蚀六 暗示知曉何時可取得關鍵節電或效能機會。舉例=, 當無㈣處理對驅動裝置為顯著時,驅動裝置可做電°力管 理來即電,及允許系統進人深度低電力態(假定若干其它裝 置不會妨礙)H面,當異動處理對驅㈣置為顯著 時’電壓調節ϋ被作動,驅動裝置為就緒(re吻),及然後 平台延遲緩和’使得電力管理不純,及可應需_ 輸送足夠效能。 第1圖為具儲存驅動策略引擎用來管理儲存驅動裝置 效能及耗電量之電腦平台1G2之略圖。顯示電腦平台之通用 部分,諸如可攜式電腦(小筆記型電腦 '筆記型電腦、平板 電腦、智慧型手機等)、桌上型電腦、伺服器電腦、或任何 其它適當電腦裝置。詳盡闡釋平台包含如圖所示耦接的執 行作業系統(OS)軟體1〇4、一或多個儲存驅動裝置1〇8、供 電給儲存驅動裝置1〇8之電壓調節器(VR)106、及延遲控制 暫存器110。OS空間在一或多個處理器核心(圖中未顯示)執 行,及包括儲存驅動策略引擎(SDPE) 106及一或多個儲存 驅動裝置驅動器1〇5(典型地,各個儲存驅動裝置108將具有 一聯結的儲存驅動器1〇5。同理,可有多於一個儲存驅動策 略引擎103。舉例言之,每個驅動裝置可有一個Sdpe,或 另外’一個或數個SDPE實例可採用來管理各個驅動裝置 201224737 108之效能)。 諸存驅動裝置108可包含任何適當驅動技術,包括但非 限於硬碟驅動裝置、光碟驅動裝置、固態驅動裝置、及任 何其它尚未知曉的未來驅動技術。 第2圖顯示依據若干實施例用以體現儲存驅動策略引 擎之#式於2〇4,監視儲存驅動存取請求。此點可使用儲 存驅動器105進行,如前記,該儲存驅動器典型地將知曉任 何存取(讀或寫資料)請求。於2〇6,策略引擎決定儲存驅動 策略引擎之特徵。換言之,策略引擎確定是否夠高來保證 將該驅動裝置置於低(或較低)延遲模式,及透過該電壓調節 器1〇6提供該驅動裝置以電力;或相反地,若夠低來保證增 加延遲設定值及減少電壓調節器輸出。於2〇8,基於特徵化 需求’針對該驅動裝置設定適當效能設定值及電力態。 於若干實施例中,延遲控制暫存器110例如可用來透過 延遲設定值而設定效能設定值。該暫存器可包括一或多個 暫存器,可用來使用ACPI,針對平台中目前暴露的〇s電力 態例如Cl、C2、C3態而控制平台延遲。延遲控制設定值可 能影響貢獻於驅動裝置的異動處理速度能力之一項或數項 不同成分。舉例言之,延遲控制設定值可能影響優先順序 設定值、電力設定值、鏈路定義等。藉調整各個儲存驅動 裝置之延遲,平台電力管理之總深度可能在使用上動態地 受限制,藉此,當異動處理並不顯著(大延遲值)時針對能量 效率為最佳化,及當異動處理為顯著(短延遲值)時針對效能 為最佳化。 201224737 傳輪涉及儲存驅動裝置)簽發給-t , 嗖*利用儲存驅動器105。儲存驅動器105 :此^求纟師切料㈣來誕異減判達特定 ,/可透過軟_構進行)。策略引擎1G3可設在軟體,使 付田針對相胃k日㈣區間並無異動處理㈣定儲存驅動裝 置1〇8為顯著時,平台上的延遲限制可被移除,藉此允許更 冰層電力g理錢成動態可得。儲存驅動裝置⑽也可積極 地被达至休眠錢等候態,及例如,可宣告輕載發信號給 電壓調節器1G6饋給驅動裝置(利用此種情況,驅動裝置將 為靜止’原因在於達某個時間週期未曾簽發指令或夠低優 先順位指令)。 第3圖以更詳盡細節顯示具有儲存驅動策略引擎之電 腦平台。所示平台包含透過直接媒體互連(DMI)介面 320/350而耦接至平台1〇晶片331iCpu晶片311。該平台也 包括透過該平台而耦接至PI〇晶片35〇之硬碟驅動裝置 352、固態驅動裝置354、及光碟驅動裝置356來提供非依電 性記憶體。該等驅動裝置係透過一或多個儲存電壓調節器 333供電,該VR係由通用輸入/輸出(GPIO)介面332控制(為 求方便’未詳盡顯示連結至PIO晶片或CPU晶片之其它平台 組件’例如顯示器、周邊裝置等)。 PIO晶片331包括驅動介面控制器(336、338、340)用以 控制在驅動裝置與平台其它部分間的資料傳輸。舉例言 之,主機控制器中之一或多者包含AHCI及/或SATA遵守控 制器。高階主機控制介面(AHCI)為以非特定體現方式界定 201224737 串列ΑΤΑ主機控制ϋ(又稱主機匯流排配接器)之操作的規 劃規格。該規格描述㈣f腦硬體供應商之系統記憶體結 構而在主機线記憶體與附屬儲存裝置間交換資料。AhC【 對軟體發展者及硬體設計師提供用以檢測、組配、及規劃 SATA/AHCI配接器的標準方法。八肥係與串列虹純標準 分開,但暴露SATA的高ρ皆能力(諸如熱插拔及原先指令仔列 等候)’使得主⑽統可該等能力。❹SATA控制器提 供可選擇操作杈式:舊式並列ATA、標準ΑΗα模式、或特 定供應商RAID。 CPU晶片311包含一或多個處理器核心312、圖形處理 态313、低階快取記憶體(LLC) 314、記憶體控制器316、顯 不器介面控制器318、及pci快速介面控制器324。核心312 中之一或多者執行作業系統軟體(〇s空間)3〇4,該軟體包含 BIOS電力態官理代碼306、一或多個儲存驅動器31〇、及〇s 儲存堆疊308包括針對儲存驅動裝置352、354及/或356中之 —或多者控制電力/效能態之儲存驅動策略引擎3〇9(注意策 略引擎係顯示為0S儲存堆疊3〇8之一部分,但非限制性。例 如,引擎本身可以是驅動器的一部分,或可以在平台的分 開部分上運轉。可由os供應商、儲存驅動裝置供應商、或 由若干其它貫體提供)。此處也包括延遲暫存器3〇7,可使 用軟體體現或可相對應於os空間可存取的硬體。 SDPE 309可源自對〇s儲存驅動器的修改,或選擇性 地,可從駐在儲存驅動器(如圖所示)上方之濾波器驅動器設 5十。於該具體實施例中’運用在PI0晶片上的GPI0來控制 201224737 儲存電壓調5 333來傳及無貞餘況,以及與儲存 電壓·卩统通訊。也運mBiQS ACPI方法來控制 電壓㈣ϋ。m體實施例巾,bi〇s係用來控制儲存驅 動裝置,原目在於其典觀包括似平自資訊來控制之, 藉此允弁基於〇s(例如儲存驅動器)的辦法變成與平***立 無關。但料也可錢任何適料狀道,例如EFI(可擴 充韌體介面)。 第4圖顯示出自減少儲存驅動裝置電力態之常式(注意 後文討論第4及5圖之常式可協力用來針對給定儲存驅動裝 置官理電力/效能)。於402,檢測儲存驅動裝置1〇異動處理 請求。於404’確定驅動裝置是否斷電。若為斷電,則於4〇6, 供電啟動驅動電壓調節器。於4〇8,設定及/或復原儲存驅 動裝置脈絡,例如針對主動模式之内設或預設設定值。於 414,查核瞭解該存取是否為媒體存取請求,例如請求儲存 在e玄驅動裝置上之一電影欲播放給用戶看,暗示需要低延 遲設定值及較高電力能力。於422,若該存取請求係針對媒 體存取,則該驅動裝置被供電啟動於作動模式;及於42〇, 驅動裝置延遲設定值係針對夠低延遲設定。於424,任務請 求係佇列等候服務;及於426,然後設定短計時器。 返回414,若存取請求並非針對媒體存取,則於416, 驅動裝置係供電啟動於等候模式;及於418,服務非媒體试 求。最後於426,設定短計時器。 如此,使用此一常式,當異動處理請求提交給驅動裝 置時’策略引擎可「拖延」該等指令搁置於軟體作列(例如 10 201224737 使用儲存驅動器)及分析搁置的指令,及判定其是否應被服 務。換言之,判定任何特定特定減低電力動作是否應完全 地或部分地解除進行,或是否應維持原貌。不要求存取驅 動裝置之儲存或貫體媒體的擱置的指令可藉部分地供電啟 動該驅動裝置成為「供電等候」態而非完全啟動(例如作動) 態。如此有助於減少因軟體可能定期地查證(ping)驅動裝置 的存在導致節電特性的破壞。 同時’若輸入異動處理係靶定於驅動裝置上的媒體資 料及因而要求完整(例如作動模式)啟動,則已經做的減低供 電動作可被解除來完成該輸入請求。一旦驅動裝置係完全 啟動,則可確定是否針對平台調整延遲公差,即便基於搁 置在軟體仔列中的I/O請求型別仍然處在平台電力管理態 (例如甚至深度休眠態 '等候態等)亦復如此。舉例言之,擱 置龐大移轉請求串流可指示當驅動裝置供電啟動 期望更緊的延遲公差來允許來自_裝置㈣大通過資料 量。因此,於高I/O(亦即1/0驅動存取異動處理)需求場景 下’策略引擎或可寫至延遲控制暫存器(其控制驅動裝置的 延遲公差)’或可藉使用於平台中的ACPI通知與0SPMC態 演算法通訊來設定更緊的延遲公差而動態地降級c態邏 輯,如此避免深電力管理態明。因此,使用此處揭示t 若干實施例,可達成最佳兩方面(節電及提高效能)至少至八 理程度。 第5圖顯示依據若干實施例進入減低儲存驅動電力模 式之常式。於501,至少起初(例如供電啟動)可進入,戋於 201224737 平父妞或長的計時器逾時可 相同短計時器當針 第4圖常式之 非调置時,_;=存料㈣異域理麵請求並 . . 、°係用來識別時間間隙(短及車交長門隙、 ^豆」及「長」等詞係為了方便協助第—及曰第1 =的相對術語。實際持續時間將取決於平台參= > =期望粒度㈣,也可使用更多或更少個。 X:時器逾時常式進入,則·^策略引擎確定是 令為缝。舉例言之,來自於先前擱置存取請求 ㈣需要服務。若有剩餘指令有待執行,則於篇, 貝”復置且啟動計時器’及供電啟動驅動裝置。由此處, 進入524及設定正常(内設)驅動延遲及結束。 另一方面’若於504並無擱置的指令,則若逾時計時器 為紐計時器,則進人514及減低供給赫轉褒置之電力。 於512,宣純載傳訊給财驅動裝置電壓調節器。於51〇, 設定(增加)延遲公差;及於,設定長計時器及退出常式。 返回522,若長計時器逾時,則於52崎電關閉儲存驅 動裝置,於518斷電關閉儲存驅動裝置電壓調節器,於516 設定低延遲要求(甚至較長的延遲公差),及退出常式。 如此,使用第5圖之常式,於較長時間(長計時器)無任 何異動處理提交儲存驅動器後,驅動裝置甚至可關閉(但同 時事先儲存任何需要的脈絡)〇 GPIO(例如透過acpi BIOS 方法)可用來完全關閉驅動裝置。一旦驅動裝置已經完全關 閉電源,藉將儲存控制器也置於較低電力態(例如MACIJI 脈絡中,可置於D3或更深,例如s〇ix態)可達成額外節電。 12 201224737 於前文描述及後文申請專利範圍中,下列術語可解譯 如下:可使用「耦接」及「連結」等術語連同其衍生詞。 須暸解此等術語絕非意圖為彼此的同義詞。反而於特定實 施例中,「連結」係用來指示兩個或多個元件係彼此直接實 體或電氣接觸。「耦接」係用來指示兩個或多個元件係彼此 協作或互動,但該等元件可以或可非直接實體或電氣接觸。 也須瞭解於若干圖式中,信號導體線係以線條表示。 有些•線較粗來指示較多組成信號路徑,有數字標示來指示 組成信號路徑數目,及/或在一端或多端有箭頭來指示一次 資訊流向。但不應解譯為限制性意義。反而,此等增加細 節可結合一或多個具體實施例用來輔助更容易瞭解略圖。 無論是否具有額外資訊,任何表示的信號線可包含一或多 個信號,該等信號可於多個方向行進,且可以任何適當型 別之信號方案體現,例如以差異對體現之數位線或類比 線、光纖線 '及/或單端線。 須瞭解已經給定大小/模型/數值/範圍實例,但本發明 並非囿限於此。因製造技術(例如微影術)隨時間而成熟,預 期可製造更小型尺寸的裝置。此外,為求舉例說明及討論 上的簡明,眾所周知之電力/地電位連結至IC晶片及其它組 件可以或可未顯示於附圖,因而不會遮掩本發明。又,配 置可以方塊圖形式顯示來避免遮掩本發明,及又有梦於下 述事實,就體現此種方塊圖配置而言之規格係高度取決於 體現本發明之平台,亦即此等規格須在熟諳技藝人士之視 界以内。陳述特定細節(例如電路)來描述本發明之具體實施
S 13 201224737 例,但熟諳技藝人士顯然易知可無此等特定細節或有此等 特定細節之變異而實施本發明。如此本說明部分須視為說 明性而非限制性。 【圖式簡單說明】 第1圖為依據若干實施例具有儲存驅動策略引擎之電 腦平台之略圖。 第2圖顯示依據若干實施例用以管理儲存驅動效能及 電力之常式。 第3圖為依據更特定實施例具有儲存驅動效能/電力管 理之電腦平台之略圖。 第4圖為流程圖顯示依據若干實施例用以管理儲存驅 動存取請求之常式。 第5圖為流程圖顯示依據若干實施例用以管理減少供 應電力給儲存驅動裝置之常式。 【主要元件符號說明】 102…電腦平台 103…儲存驅動策略引擎(SDPE) 104、304...作業系統軟體(OS)空間 105.. .儲存驅動器 106…電壓調節器(VR) 108.. .特定儲存驅動 110、307…延遲控制暫存器 202-208、402-426、501-524,··處理方塊 306.. .基本輸出入系統(BIOS)率電力態管理代碼 308.. 05.存堆疊 Ο 14 201224737 309…儲存驅動策略引擎 310.. .儲存驅動器 311.. .中央處理單元(CPU)晶片 312.. .處理器核心 313···圖形處理器(GPX) 314…低階快取記憶體(LLC) 316···記憶體控制器(MC) 318.. .顯示介面控制器(DC) 320、350...直接媒體互連(DMI)介面 322··.電力控制單元(PCU) 324、346...PCI快速(PCIe)介面控制器 331.. .平台ΙΟ (PIO)晶片 332.. .通用輸入/輸出(GPIO)介面 333.. .儲存電壓調節器 334.. .USB3驅動介面控制器(HC) 336.. .HDD驅動介面控制器(HC) 338.. .SSD驅動介面控制器(HC) 340.. .ODD驅動介面控制器(HC) 342.. .音訊 344.. .USB2驅動介面控制器(HC) 348.. .處理器記憶體控制器(PMC) 352.. .硬碟驅動裝置(HDD) 354…固態驅動裝置(SSD) 356··.光碟驅動裝置(ODD)
S 15
Claims (1)
- 201224737 七、申請專利範圍: 1. 一種具有指令之記憶體儲存裝置,該等指令當於電腦平 台執行時致使其執行一方法,該方法包含: 監視一儲存驅動裝置驅動器來確定異動存取請求 針對該驅動器是否並非提交達一足夠時間量;及 若異動存取請求並非提交達該足夠時間量,則減低 供給該驅動裝置之電力。 2.如申請專利範圍第1項之儲存裝置,若異動存取請求並 非提交達該足夠時間量,則其係進一步包含增加針對咳 驅動裝置之延遲公差(latency t〇Ierance>。 3·如申請專利範圍第2項之儲存裝置,其中該減低電力及 增加延遲公差係藉在針對該平台之作業系統空間内運 轉之一策略引擎啟動。 4·如申請專利範㈣2項之I置,其中增加該驅動裝置之 延遲公差包含設延遲控制暫存器熊。 5. =第1項之震置,其中_存驅動裝置係 ^ °基本輸出人系統陶_程式⑽㈣控 6· 如申請專利範圍第i項之農 -第-時間量及若異動存取,求見包含監視達 ,目咖〜·,月求並非提交達該第 時 間量,則減低該驅動電力至 如申請專利範圍第6項之裝置,其中 請求並非提交達該第一 曰 μ揽晛包含若異動 然後若存爾轉提===外時間,及 間’㈣低驅動電 16 201224737 力態至一第二電力態,該第二電力態導致比該第一電力 態更少電力耗用。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置,其中該第二電力態涵蓋 減低供給該驅動裝置之一控制器的電力。 9. 如申請專利範圍第6項之裝置,其係包含若異動存取請 求並非提交達該第一時間量,則增加驅動延遲至一第一 位準。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置,其係包含若異動存取請 求並非提交達該額外時間,則增加驅動延遲至一第二位 準’該第二位準係比該第一位準更長。 11. 一種運算設備,包含 一儲存驅動裝置及一儲存驅動裝置驅動器來協助 存取該儲存驅動裝置; 電壓調節器來供應電力給該儲存驅動裝置 策略弓丨擎來監視該儲存驅動裝置驅動器而確定 異動存取請求針對該驅動器是否並非提交達-足夠時 :=:==達__, 1:==11項之_備’其中若異動存取請 對該儲存驅動襄==差則該策略引擎係將增加針 U·如申請專利範園 藉設定1遲_暫設備,其中該策略引擎係 延遲公差。 子益恕而增加針對該驅動裝置之 S 17 201224737 14. 如申請專利範圍第12項之運算設備,其中該策略引擎係 藉改變一基於作業系統之電力管理態而增加針對該驅 動裝置之延遲公差。 15. 如申請專利範圍第14項之運算設備,其中該策略引擎係 藉透過一基本輸出入系統(BIOS)高階組態電力介面 (ACPI)特徵結構來改變一 ACPI態而增加針對該驅動裝 置之延遲公差。 16. 如申請專利範圍第11項之運算設備,其係包含用以控制 該儲存驅動裝置之一平台BIOS公用程式(utility)。 17. 如申請專利範圍第11項之運算設備,其中若異動存取請 求並非提交達一第一時間量,則該策略引擎減低儲存驅 動裝置電力至一第一電力態。 18. 如申請專利範圍第17項之運算設備,其中若異動請求並 非提交達該第一時間量,若存取請求並非提交達超過該 第一時間量之額外時間,則該策略引擎係將減低該驅動 裝置電力態至一第二電力態,該第二電力態導致比該第 一電力態更低的電力耗用。 19. 如申請專利範圍第18項之運算設備,其中該第二電力態 涵蓋減低供給該驅動裝置之一控制器的電力。 20. 如申請專利範圍第17項之運算設備,其中若異動存取請 求並非提交達該第一時間量,則該策略引擎係將增加驅 動延遲至一第一位準。 21. 如申請專利範圍第20項之運算設備,其中若異動存取請 求並非提交達該額外時間,則該策略引擎係將增加驅動 18 201224737 延遲至一第二位準,該第二位準係比該第一位準更長。 22. —種設備,其係運算: 一儲存驅動裝置; 一電壓調節器來供給電力給該儲存驅動裝置;及 耦接至該儲存驅動裝置之一處理器,該處理器來執 行針對該儲存驅動裝置之一儲存驅動器及一策略引擎 來控制針對該儲存驅動裝置之電力態及延遲態,而與針 對該處理器體現之一分開電力管理系統獨立無關。 23. 如申請專利範圍第22項之設備,其中該處理器執行一作 業系統,該作業系統體現該分開電力管理系統。 24. 如申請專利範圍第23項之設備,其中該分開電力管理系 統為該高階組態及電力介面系統。 19
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