Mit Link State Power Management auf Max. zur kühleren SSD.

[VampireSavior]

Vor etwa drei Wochen habe ich einen ThinkCentre M90q Gen 4 (Mini-PC) gekauft. Er hat eine SK Hynix SSD ohne Kühlkörper eingebaut. Ich war so blöd und habe die meisten Energiesparfunktionen in Bios und Windows deaktiviert. lol! Ein paar Tage später stellte ich fest, dass die SSD im Idle 60°C hatte! Nach stundenlangem googeln, über das Hitze-Thema, begann ich die verschiedenen Powerplan Einstellungen für Link State Power Management (Verbindungszustand-Energieverwaltung unter PCI Express) zu testen (inklusive ASPM Support im Bios). PC im Idle, Sleep/Hibernation aus, Raumtemperatur war 23°C.

ASPM off, LSPM off = SSD 60°C
ASPM auto, LSPM off = SSD 57°C
ASPM auto, LSPM Moderate Power Savings = SSD 50°C
ASPM auto, LSPM Maximum Power Savings = SSD 39°C (Heute bei 20°C RT sogar nur 35°C!)

Der Temperaturunterschied ist ja extrem! Dasselbe kann ich am Büro-PC mit einer Samsung SSD beobachten. Ich dachte LSPM ist etwas, das nur im Sleep Mode einsetzt? Anscheinend regelt es immer und sollte nicht deaktiviert werden? Hat es einen Einfluss auf die Leistung der SSD?

Lenovo selbst dazu:
Wenn Sie das System im Hochleistungs-Energieverwaltungsschema oder im ausgeglichenen Schema in Desktop-Systemen ausführen, bleibt das NVMe-Laufwerk in einem Hochleistungszustand. Dies kann zu einem erheblichen Temperaturanstieg im NVMe-Laufwerk führen, selbst wenn das System im Leerlauf ist.
Aufgrund der potenziellen Auswirkungen von Datenverlusten aufgrund der erhöhten NVMe-Laufwerkstemperatur empfiehlt Lenovo, eine Einstellung in den Verwaltungsschemata für hohe Leistung und ausgeglichene Energie zu ändern.
(7. Ändern Sie die Einstellung in der Liste von Aus oder Mäßige Energieeinsparung in Maximale Energieeinsparung.)

 

[BmwM3Michi]

geht es um die Temperatur, oder um Strom sparen? NAND-Flash-Speicher haben es gerne etwas wärmer!

"Gängige NAND-Flash-Speicher sind so ausgelegt, dass sie Temperaturen zwischen -40 °C und 85 °C vertragen. Temperaturen am oberen Ende dieses Spektrums begünstigen das Schreiben und Löschen auf den Speicher: Bei tieferen Temperaturen werden die NAND-Zellen durch Schreib- und Löschvorgänge stärker belastet."
https://www.galaxus.de/de/page/wie-sich-die-temperatur-auf-die-lebenszeit-einer-ssd-auswirkt-12008

 

[Ray519]

Ich dachte LSPM ist etwas, das nur im Sleep Mode einsetzt? Anscheinend regelt es immer und sollte nicht deaktiviert werden? Hat es einen Einfluss auf die Leistung der SSD?

Es ist Link State Power Management. Das kann genutzt werden wann immer die PCIe Verbindung nicht aktiv gebraucht wird. Und es geht verschieden tief. Und je tiefer die Verbindung "schläft" desto mehr Hardware kann auf beiden Seiten abgeschaltet werden und spart Strom. Aber das wiederherstellen der vollen Verbindung dauert länger. Gleicher Tradeoff wie bei so ziemlich allen Stromspartechniken. Könnte also die Latenz erhöhen, bis das Laufwerk auf Anfragen antworten kann. Genau wie die APST Modi die die SSD intern für sich selbst hat.

Das OS hat darüber Kontroller und entscheidet, wie lange es Idlen lässt, bevor es in tiefere Schlafmodi geht, was der tiefste ist (typischweise auch schlau, anhand von einer maximalen Latenz die das OS in Kauf nehmen möchte und den Angaben die PCIe Ports, Geräte und die NVMe SSD machen, wie lange es dauert sich schlafen zu legen und wieder aufzuwachen und wie viel Strom es spart).

Leider kenne ich keinen Weg um von Windows den aktuellen Zustand zu sehen. Oder einen Verlauf / Statistik über die Modi. Und ich kenne nur ein paar weniger versteckte Power Plan Optionen, die die Timeouts global für alle SSDs regeln (und ich glaube das ist nur für APST der SSDs, nicht ASPM).

HWInfo sollte die ASPM Eigenschaften zeigen (unterstützte Modi Port, Gerät, erlaubte Modi Port, Gerät und Latenzen für Transitions), falls es dich interessiert in welcher Größenordnung die sind. Aber ich vermute die verblassen im Vergleich zu den APST Latenzen die die SSD intern hat und die mehr sparen können als ASPM alleine (aber evtl. ASPM brauchen, damit sie überhaupt was sparen).

Edit: Ja, für meine Samsung 980 Pro ist die L0s Exit Latency >4 us. L1 Exit Latency ist 32-64 us.
APST für die selbe SSD ist aber zB:

St Op     Max   Active     Idle   RL RT WL WT  Ent_Lat  Ex_Lat
 0 +     8.49W       -        -    0  0  0  0        0       0
 1 +     4.48W       -        -    1  1  1  1        0     200
 2 +     3.18W       -        -    2  2  2  2        0    1000
 3 -   0.0400W       -        -    3  3  3  3     2000    1200
 4 -   0.0050W       -        -    4  4  4  4      500    9500

Die Latenzen sind in us. Also in einer anderen Liga als die ASPM Transitions. Und wenn ASPM bei dir so viel spart, dann braucht die SSD das wahrscheinlich um die angegebenen Verbrauchswerte zu erreichen. Aber der Grund für schlechtere Performance (falls man das merkt in deinen Szenarien) wäre APST verantwortlich, nicht ASPM.

 

[VampireSavior]

Wenn ich im Internet surfe wird doch die PCIe-Verbindung aktiv genutzt? Regelt LSPM je nach Auslastung? Ich merke nichts von einer höheren Latenz. (Wahrscheinlich merkt man das nur, wenn das System aus dem Sleep aufwacht, bis alles wieder flüssig läuft.)

Wenn ich z.B. ein Youtube Video (leichte Last) mit ASPM auto/LSPM auf Max. ansehe, wird die SSD bei aktuell 20°C Raumtemperatur nur 40°C warm. Mit ASPM off/LSPM off wird sie 65°C warm, so dass CrystalDiskInfo Alarm schlägt. (Lenovo warnt vor Datenverlust durch erhöhte NVMe-Laufwerkstemperatur und empfiehlt die LSPM Max. Einstellung).

Es geht ja nicht nur um die SSD, das ganze System wird wärmer, der Lüfter läuft schneller, wenn die SSD mit 65°C heizt. Daher bin ich überrascht wie gut LSPM Max. die Temperatur senkt. Es gibt unzählige Threads im Internet über ASPM & LSPM, aber ich habe nirgendwo gelesen, dass sie neben der Energieeinsparung auch einen Einfluss auf die Systemtemperatur haben. Wer also mit einer heissen SSD zu kämpfen hat, sollte ASPM auto/LSPM Max. mal ausprobieren.

 

[Ray519]

Wenn ich im Internet surfe wird doch die PCIe-Verbindung aktiv genutzt?

PCIe ist ja Punkt zu Punkt. Die Verbindung zum Chipsatz wird genutzt. Die zur SSD evtl nicht.

Regelt LSPM je nach Auslastung?

Soweit ich weiß nicht. Aber du denkst nicht Hardwarenahe genug.

Es werden einzelne Pakete gesendet. Wenn die PCIe Bandbreite nicht maximal ausgenutzt wird, dann gibt es Pausen in denen keine Pakete gesendet werden. Und in denen kann man Strom sparen, in dem man Teile der PCIe Verbindung abschaltet, bis es wieder ein Paket gibt. Also technisch gesehen nicht nach Auslastung, sondern einfach extrem schnell immer wieder aus und an geschaltet.
Und ich hatte ja die Zeiten angegeben die meine Samsung 980 Pro angibt. Die wacht in unter 100 mikro Sekunden wieder auf aus tiefsten ASPM Modus. Dh. wenn deine SSD für ein paar Millisekunden nicht gebraucht wird könnte man in der Zwischenzeit den Link abschalten oder drosseln.
Und so eine kleine Latenz würde man nicht bei klassischen Zugriffen merken. Sondern eigentlich nur, wenn die SSD quasi Pointer-Chasing macht (eine sehr kleine Datenmenge wird gelesen und erst diese Datenmenge erlaubt herauszufinden, was als nächstes gelesen werden muss. Und dann muss man dafür eine neue Anfrage stellen. Und dass in einer ewig langen Kette. Hier kann man nichts parallel machen, hier kann man keine Warteschlange an Transaktionen haben. Und dann würde es sich aufsummieren, wenn jede Transaktion 100 us länger braucht bis sie auch nur anfängt.

Aber wie gesagt, NVMe SSDs haben noch andere Energiesparmodi (das ist das APST) und da sind die Latenzen eher in den Millisekunden. Wenn man was spürt dann also eher dort. Traditionell bringt APST auch viel mehr Ersparnisse. Ich habe ja die Tabelle gezeigt, die SSD kann 9W brauchen oder auch nur 3W während sie noch antwortet. Und 0,005W wenn man sie richtig schlafen legt. Das ASPM bei dir so einen Unterschied macht scheint eher zu heißen, dass der SSD Controller, das was heiß wird, sich nur richtig schlafen legen kann, wenn sowohl PCIe als auch Flash nicht mehr gebraucht werden. Und ohne ASPM bleibt der PCIe Link an und der Controller kann die tiefen Stromsparmodi vermutlich nicht wirklich erreichen.


Aber wie gesagt, das OS sollte das managen. Wenn das OS also denkt, es könnte jeden Augenblick eine Aufgabe eintreffen, die so schnell wie möglich behandelt werden muss, sollte es die SSD nicht so tief schlafen lassen. Und sowas wird dann viel nach Statistik gemacht. ZB wenn die letzten 10sec die SSD nicht gebraucht wird, wird sie in den tiefsten Schlaf gesetzt, aus dem sie vllt 50ms braucht um wieder aufzuwachen. Und in den meisten Anwendungen geht das halt nicht von 0 auf 100, wo du Ruckler siehst oder alles hängt, weil die SSD 50ms länger braucht. Aber ein Benchmark, der nur alle paar Sekunden Daten abruft und dazwischen gar nichts, würde diese Latenzen mit messen (solange natürlich keine andere Anwendung aktiv ist auf dem Laufwerk).

Gleiches Konzept wie bei CPUs. Die lassen wir ja auch mittlerweile immer Stromsparen wenn es geht und lassen sie nicht auf max. Takt die ganze Zeit. Das gibt uns sogar mehr Performance mit Boost etc. Und die Technik wurde verbessert, so dass das Erhöhen des Taktes so schnell geht, dass die negativen Auswirkungen davon minimal sind.

Wer also mit einer heissen SSD zu kämpfen hat, sollte ASPM auto/LSPM Max. mal ausprobieren.

Ich denke außerhalb von Workstation-/ Servernutzung ist das grundsätzlich eigentlich gut zu nutzen. Die SSD muss es halt auch gut können. Und das Mainboard muss es können. Meine Asus Desktop Mainboards zB haben ASPM komplett aus ab Werk und wenn man es anschaltet werden tausend Sachen instabil. Von BlueScreens aus dem GPU Treiber, aus dem NVMe Treiber etc. Asus hat ASPM da massiv verkackt. Und mit jedem Update haben sie nur die Blacklist erweitert (jetzt kannst du ASPM im BIOS anschalten, aber die Hälfte der Ports sagen Windows trotzdem das BIOS kann es nicht. Unter anderem auch für meine Intel AX210 WLAN Karte, die das zu 100% kann mit einem Intel Chipsatz und auch in meinem Notebook erfolgreich macht). Auf Notebooks ist das schlichtweg notwendig und eigentlich immer an für die Akkulaufzeit. Nur in Desktops ist es bei unfähigen Herstellern halt noch gerne aus. Und einige SSDs haben sogar optimiert darauf, dass sie auch ohne ASPM stromsparend sein können, weil es in Desktops oft aus ist.

Und bei modernen Platformen gibt es ja in Windows auch nur den Balanced-Power-Plan. Und der Rest sollte mit den neuen Profilen gemacht werden und die Eigenschaften vom Power Plan gar nicht anfassen.

 

[VampireSavior]

Vielen Dank für deine ausführliche Erläuterung.🙏 "Gleiches Konzept wie bei CPUs". Jetzt verstehe ich es besser.
Stromsparfunktionen und HDD/SSD-Temperaturen haben mich nie interessiert.😂 Ich dachte immer, LSPM sei eine Energiesparfunktion nur für Laptops. Deshalb habe ich sie all die Jahre auf Desktops immer deaktiviert. Ich wäre nie auf die Idee gekommen, dass es einen Einfluss auf die Wärmeentwicklung des Systems/SSD haben könnte. Erst der Alarm von CrystalDiskInfo hat mich darauf aufmerksam gemacht. Jedenfalls bin ich jetzt froh, dass meine SSD dadurch mit einer niedrigeren Temperatur arbeitet. (Bei der nächsten Hitzewelle wäre die sicher auf 70°C hoch.🥵)