Рассматривая различные характеристики SSD дисков, достаточно часто можно встретить упоминание об DIPM в характеристике энергопотребления твердотельного дисков. Если SSD используется или планируется использовать в desktop-ах, то на это значение можно не обращать внимания, а если в notebook-ах и netbook-ах? Вот тут все зависит от того, насколько вам небезразлично время автономной работы мобильного устройства от аккумулятора. Что же, попробуем разобраться в вопросе, что такое DIPM и для чего он нужен SSD.

Начнем с основ — со спецификации Serial ATA (SATA). В соответствии ей, SATA контроллеры должны уметь работать в двух режимах: в родном — Advanced Host Controller Interface (AHCI) и в совместимом со старым Parallel ATA (PATA). Последний из-за спецификации ограничен в возможностях применения новых функций устройств, поэтому дополнительные возможности для устройств можно получить используя режим AHCI. В этом режиме доступны такие функции как NCQ, LPM, Hot Swap, Port Multiplier. Но нас интересует функция LPM.

Название Link Power Management (LPM) можно буквально перевести как «Управление питанием». Функция LPM заключается в следующем: при отсутствии передачи данных на физическом уровне между хост-контроллером и диском, происходит перевод их в низкое энергопотребление.

В SATA AHCI Link Power Management имеются два типа управления — Host Initiated Link Power Management (HIPM) и Device Initiated Link Power Management (DIPM), которые обеспечивают два дополнительных состояния устройств, в дополнение к существующему Active — это Partial и Slumber.

Находясь в состоянии Active, устройства постоянно готовы к вводу-выводу. В состоянии Partial, хост-контроллер в отсутствии ввода-вывода, может переводить устройства в энергосберегающий режим с последующим выходом из него, не более чем 10 микросекунд. Состояние Slumber обладает более глубоким режимом энергосбережения, чем Partial — на выход из энергосберегающего режима отведено 10 миллисекунд. Так как время восстановления для Slumber, больше чем для Partial, то Slumber обеспечивает большее энергосбережение системы, тогда как Partial является балансом между производительностью и энергосбережением.

Перевод устройства в состояние Partial и Slumber может осуществляться как посредством Host Initiated Link Power Management (HIPM), так и Device Initiated Link Power Management (DIPM) — разница лишь в том, чем инициализируется переход в энергосберегающий режим.

Управление питанием, инициируемое хост-контроллером — HIPM (Host Initiated Link Power Management), может быть реализовано как в аппаратной части контроллера, так и в программной. При использовании этого управления, хост-контроллер запрашивает переход в энергосберегающий режим сразу после того, как все запросы к диску будут завершены, ведь именно хост-контроллер осведомлен, какие запросы были или будут отправлены на устройство, это позволяет переходить в состояние низкого энергопотребления сразу же после выполнения всех запросов к диску. Переключение состояния питания осуществляет именно хост-контроллер.

Управление питанием, инициируемое устройством — DIPM (Device Initiated Link Power Management), реализуется диском. Диск определяет, сколько времени требуется для выполнения команд, чтобы по их завершении сразу перейти в энергосберегающий режим.

Каждый из этих типов управления энергопитанием обеспечивает экономию энергии, однако максимальная экономия достигается тогда, когда эти два типа управления используются совместно.

Упрощенная схема работы LPM, в частности управление DIPM, представляется следующим образом: после завершения передачи данных хост-контроллеру, устройство запрашивает разрешение на переход в энергосберегающий режим; хост-контроллер принимает переход или отвергает; если принимает, то дает соответствующую команду на переход; переход осуществляется в состояние Partial (по причинам производительности); после периода бездействия хост-контроллер дает команду на переход устройства в состояние Slumber (из за особенности механизма переключения состояния, переход осуществляется, через промежуточное активное состояние). Если происходит обращение к диску, то контроллер дает команду на переход в Active.

Практика использования функции SATA AHCI Link Power Management продемонстрировала снижение энергопотребления жестких дисков с 2-3 Вт в активном состоянии до 0,1-0,7 Вт в режиме простоя, а в случае с твердотельными дисками (SSD) менее 0,1 Вт.

На первый взгляд SATA AHCI LPM позволяет существенно снизить энергопотребление жесткого и твердотельного диска. Но будет ли существенная экономия в энергопотреблении для системы в целом? Это можно определить только при помощи тестирования в типичных условиях эксплуатации системы.
В качестве тестовой площадки был выбран ноутбук (выбор не случаен, так как именно на мобильных устройствах можно легко выявить уменьшение энергопотребления системы, по увеличению времени автономной работы от аккумулятора, и этот параметр более информативен для пользователя, чем значение в ватах). 

Но прежде чем перейти к результату тестирования, хотелось обратить внимание на несколько моментов. Во-первых, функция AHCI Link Power Management поддерживается только мобильными чипсетами (по крайней мере чипсетами от Intel). Во-вторых, активация режима управления DIPM зависит от использования версии операционной системы и драйвера. Начиная с Windows Vista в состав операционной системы уже входит драйвер для AHCI режима — «Standard AHCI 1.0 Serial ATA Controller», который обеспечивает работу с DIMP, но в Windows Vista по умолчанию он отключен, а для Windows 7, он включен только для режима эрегосбережения. Изменение режима работы AHCI LPM осуществляется через настройки энергосбережения в панели управления или консольную команду powercfg.

Для определения продолжительности автономной работы ноутбука (Acer TimeLineX) от аккумулятора в режимах HIPM и HIPM+DIPM использовалась программа Battery Eater, которая запускалась в классическом тесте и в режиме чтения, как для жесткого диска (TOSHIBA MK1652GSX) так и для твердотельного (INTEL SSDSA2M080G2GC).

По результату видно, что использование режима HIPM+DIPM против HIPM для жесткого диска так же дает положительный результат, увеличилось время работы ноутбука от аккумулятора на 11 и 30 минут, для классического теста и теста чтения соответственно.

Для твердотельного диска, время автономной работы увеличилось на 20 и 50 минут. 

При сравнении твердотельного диска с жестким, по продолжительности автономной работы ноутбука от аккумулятора, получаем, что при замене жесткого диска на твердотельный, время автономной работы ноутбука увеличилось всего на 10 минут для классического теста в режиме работы AHCI LPM – HIPM и на 21 минут в режиме HIPM+DIPM. 

В режиме чтения, значения более существенные 25 и 45 минут соответственно.

В итоге получается, что использование AHCI LPM в режиме HIPM+DIPM эффективно не только для твердотельного диска, но для жесткого диска, но максимальный результат продолжительности работы ноутбука от аккумулятора достигается с использованием твердотельного диска.

Надеюсь, что данная запись позволила ответить на вопрос, что такое DIPM и для чего он нужен SSD.