SATA系列专题之五：Link Power Management解析

一、故事前传

在之前的文章中, 我们已经针对SATA的主要结构进行了较为详细的解析，详见前期文章：

1，浅析SATA Physical Layer物理层OOB信号；

2，SATA Link Layer链路层解析2.0-2.3；

3，SATA Transport Layer传输层解析3.0-3.4；

4，SATA Command Layer命令层解析4.0-4.1；

我们这里主要解析一下SATA Link Power Management的相关内容。

二、SATA Link Power Management解析

一般情况下，SATA Phys会处在Phy Rdy状态(Standby)，确保Host与Device之间正常通信。如果SATA host一直处在Idle的情况，并不需要SATA interface处于通信状态，而此时，SATA Phys仍处在Phy Rdy状态(Standby)，这样是不是有点浪费呢？

基于降低能效的考虑，SATA Spec定义了两种低功耗的状态：Partial和Slumber。

• Partial: 功耗大约75mW, 比Standby状态功耗约200mW低了一多半, 从Partial状态退回Phy Rdy的时间不能超过10us.

• Slumber: 功耗大约25mW, 比Partial状态功耗更低，从Slumber状态退回Phy Rdy的时间也相对较长，但不能超过10ms。

在Link Power Management协议中有四个关键的Primitive基元参与：

• PMREQ_S: 请求进入Slumber状态, 这个基元会被一直发送，知道收到对方的回应(PMACK或者PMNAK).

• PMREQ_P: 请求进入Partial状态, 这个基元会被一直发送，知道收到对方的回应(PMACK或者PMNAK).

• PMACK：对PMREQ_S或者PMREQ_P的回应，接受进入Slumber或者Partial的请求。

• PMNAK：对PMREQ_S或者PMREQ_P的回应，不接受进入Slumber或者Partial的请求。

生来平等，Host与Device均可以发起请求(HIPM/DIPM)，进入Partial/Slumber。

• HIPM = Host Initiated Link Power Management 

• DIPM = Device Initiated Link Power Management

我们针对HIPM举例，解析一下Link Power Management Protocol:

1. Host应用层初始化Partial/Slumber请求；

2. Host传输层收到上层传过来Partial/Slumber请求后，转送至下一层链路层；

3. Host链路层收到Partial/Slumber请求后，进入Partial(L_TPMPartial)或者Slumber(L_TPMSlumber)，并发送Primitive基元"PMREQ_P"或者"PMREQ_S"至物理层，这个过程中，会一直发送PMREQ，直至收到物理层的回应(PMACK或者PMNAK)；

4. Host物理层通过物理链接将Primitive基元"PMREQ_P"或者"PMREQ_S"传送至Device物理层；

5. Device物理层将收到的信息全部转送至Device链路层；

6. Device链路层一旦收到Primitive基元"PMREQ_P"或者"PMREQ_S"，就会进入PMOff 状态；

7. 进入PMOff状态后，Device链路层会发送Primitive基元PMACK至物理层。这个过程中会发送4~16个PMACK。之后，链路层进入ChkPhyRdy状态，并向物理层发送信号，告知其进入Partial/Slumber状态；

8. Device物理层将PMACK发送至Host物理层；

9. Device物理层检测到链路层发送的Partial/Slumber信号后，进入Electrical Idle状态(0V, no signal);

10. Host物理层收到PMACK后，转送至链路层；

11. Host链路层检测到PMACK后，进入ChkPhyRdy状态，并中止发送PMREQ；

12. 进入ChkPhyRdy后，Host链路层会向物理层发送信号，告知其进入Partial/Slumber状态。然后Host物理层进入进入Electrical Idle状态(0V, no signal);

从上面的Protocol中，我们可以看到，一旦进入Partial/Slumber状态，Link Phy就会进入electrical idle。如果要从Partial/Slumber状态中唤醒，就需要依赖COMWAKE OOB信号重新建立Link。

有关OOB信号的详细介绍请见之前文章:

浅析SATA Physical Layer物理层OOB信号；

此外，由于Link Power Mangement是选择性的，所以并不要求所有的device一定要支持这个功能。一块SSD是否支持，可以查看其Identity Drive data: