Расширенная конфигурация и интерфейс питания

Спецификация Advanced Configuration and Power Interface ( ACPI ) является открытым отраслевым стандартом, впервые выпущенным в декабре 1996 года и разработанным HP , Intel , Microsoft , Phoenix и Toshiba . Он определяет общие интерфейсы для распознавания оборудования, настройки и управления питанием материнских плат и периферийных устройств. Согласно его спецификации. Архивировано 9 февраля 2015 г. в Интернет-архиве ., «ACPI является ключевым элементом в конфигурации и управлении энергопотреблением, контролируемом операционной системой (OSPM)».

Последняя редакция спецификации ACPI — 6.2, выпущенная в мае 2017 года .

Введение

Наиболее важный элемент стандарта, управление энергопотреблением, претерпел два значительных улучшения. Во-первых, это возложение управления энергопотреблением на операционную систему . Это контрастирует с моделью APM , которая давала управление питанием BIOS с ограниченным вмешательством операционной системы. В ACPI BIOS предоставляет системе методы низкоуровневого управления деталями оборудования , так что она имеет почти полный контроль над энергосбережением. ACPI — это базовая служба, загружаемая при запуске операционной системой, которую также можно отключить при необходимости. Физически это один или несколько драйверов (например, в Windows он называется acpi.sys).

ACPI также привнес функции управления энергопотреблением, ранее доступные только на портативных ПК , а также на настольных ПК и серверах . Например, систему можно привести в состояния экстремально низкого энергопотребления, при которых питание получает только оперативная память (а часто и не она), но при этом входной сигнал ( мышь , клавиатура , модем ) может быстро «проснуться» самой системы.

Стандарт обеспечивает поддержку клавиш на обычных клавиатурах для приостановки или выключения компьютера. Некоторые производители ( ASUS , Compaq ) распространили эту функцию на другие клавиши, называемые клавишами управления питанием .

Для ACPI требуется совместимое оборудование (включая регистры ACPI, определенные спецификацией). Операционная система, набор микросхем материнской платы , а для некоторых функций даже ЦП должны быть рассчитаны на его поддержку. Физически ACPI находится на том же чипе, где загружена прошивка, или на определенном чипе.

ACPI использует свой собственный машинный язык ( ACPI Machine Language или AML ) для реализации обработчиков событий поддержки питания вместо машинного языка хост-системы. Код AML является частью прошивки ( BIOS ), но интерпретируется операционной системой.

Microsoft Windows впервые поддержала ACPI в Windows 98 . Первой версией FreeBSD с поддержкой ACPI была 5.0. NetBSD и OpenBSD имеют минимальную поддержку ACPI; Linux , начиная с ядра 2.4.22 , стал предлагать поддержку этого стандарта.

штаты

Основные состояния ACPI расположены от «самого яркого» до «самого темного».

Глобальные состояния

Спецификация ACPI определяет следующие семь состояний, называемых глобальными состояниями. Компьютер с поддержкой ACPI может находиться в:

• G0 ( S0 ) Running : нормальное рабочее состояние компьютера — операционная система и приложения запущены. CPU выполняет инструкции . Из этого состояния (даже без перехода в G1) процессоры и периферийные устройства могут неоднократно переводиться и выходить из состояний с низким энергопотреблением, называемых C0 — C n и D0 — D3 . ( Ноутбуки , например, отключают все неиспользуемые периферийные устройства при работе от батареи; некоторые настольные компьютеры делают то же самое для уменьшения шума.)
• G1 Спит Разделяется на четыре состояния: от S1 до S4. Время, необходимое для приведения системы в состояние G0, очень мало для S1, мало для S2 и S3 и велико для S4.
  • S1 : режим покоя, требующий наибольшей энергии. Кэши процессора пусты, и процессор не выполняет инструкции. Однако процессоры и оперативная память включены; устройства, которые не требуют включения, можно отключить. Этот режим известен как Power On Standby или просто POS, особенно на экране настройки BIOS. Последние машины не поддерживают статус S1; старые компьютеры часто используют S1 вместо S3.
  • S2 : состояние пониженного энергопотребления, при котором процессор выключен (нечастая реализация).
  • S3 : известен как Suspend to RAM (STR) в BIOS, Standby в версиях Windows до Windows XP и некоторых дистрибутивах Linux , Sleep в Windows Vista и macOS , хотя в спецификации упоминаются только термины S3 и Sleep . В этом состоянии основная память ( RAM ) все еще включена, но это единственный компонент. Как состояние операционной системы и всех приложений, открытых документов и т.д. находятся в оперативной памяти, пользователь может возобновить работу с того места, где он был, когда он перевел компьютер на S3. (В спецификации упоминается, что состояние S3 очень похоже на состояние S2, но в S3 отключено больше компонентов.) S3 имеет два преимущества по сравнению с S4; компьютер быстрее просыпается, чем перезагружается, и если приложение содержит конфиденциальные данные, они не будут записаны на диск. Однако можно загрузить кэш диска, чтобы предотвратить повреждение данных в случае, если компьютер не выходит из спящего режима, например, из-за сбоя питания.
  • S4 : гибернация в Windows , безопасный сон в macOS , также известный как Suspend to disk , хотя в спецификации ACPI он определяется только как S4 . В этом состоянии все содержимое основной памяти сохраняется на энергонезависимой памяти ( Жесткий диск ), сохраняя состояние системы и приложений. Таким образом, пользователь может возобновить работу с того места, на котором он остановился, точно так же, как в S3. Разница между S3 и S4, помимо необходимости загрузки и выгрузки содержимого оперативной памяти на жесткий диск, заключается в том, что отключение питания в S3 приводит к потере всех данных в основной памяти, а компьютер в S4 не имеет последствий. S4 отличается от других состояний S и в настоящее время больше напоминает G2 Soft Off и G3 Mechanical Off , чем S1–S3. Систему в S4 также можно перевести в состояние G3 ( Механическое выключение ) и при этом сохранить данные состояния сохранения S4, чтобы можно было возобновить работу после восстановления питания.
• G2 ( S5 ) Мягкое выключение — G2 , S5 и мягкое выключение являются синонимами . G2 очень похож на G3 Mechanical Off , но некоторые компоненты остаются включенными, так что компьютер может просыпаться при вводе с клавиатуры, часов, локальной сети , модема (Wake-on-Ring) или периферийных устройств USB [1] . Это состояние похоже на G3 Mechanical Off в том смысле, что необходимо выполнить процедуру загрузки , чтобы перевести систему с G2 на G0 Execution . G3 Mechanical Off — это состояние компьютера при сбое питания, в то время как G2 загружается операционной системой (обычно когда пользователь запрашивает выключение ). Компьютер небезопасно разбирать из-за активных периферийных устройств. Желательно отключить питание от настольного ПК и подождать 20 секунд перед разборкой; даже если внутренние периферийные устройства, как правило, неактивны, контроллер ( PS/2 ), порты USB , материнская плата , карты расширения и блок питания могут оставаться включенными, даже если компьютер не ожидает ввода данных от этих периферийных устройств для выхода из режима сна.
• G3 Mechanical Off : Потребляемая мощность компьютера очень близка к нулю, до такой степени, что вы можете вынуть вилку питания и разобрать компьютер (обычно только часы реального времени продолжают получать питание от своей маленькой батареи). В это состояние компьютер попадает в случае сбоя питания. После восстановления питания требуется полная загрузка, чтобы вернуть систему с G3 на G0 Execution .

Кроме того, устаревшее состояние определяется как состояние, в котором операционная система не поддерживает ACPI. В этом состоянии текущий элемент управления не использует ACPI.

Состояния процессора

Процессор, поддерживающий ACPI, может находиться в четырех разных состояниях:

• C0 : Процессор активен и выполняет инструкции.
• C1 : также известное как Halt , это состояние, в котором процессор не выполняет никаких инструкций, но может почти мгновенно вернуться в состояние C0.
  • C1E : также известный как Enhanced Halt , он позволяет вам воспользоваться расширенными функциями экономии ЦП, которые в случае низких рабочих нагрузок снижают как частоту, так и рабочее напряжение в состоянии остановки.
• C2 : также известный как стоп-часы , он представляет собой состояние, в котором процессор сохраняет содержимое всех регистров, но не выполняет никаких операций.
• C3 : Также называется Sleep , процессору не нужно сохранять кеш , а тактовый генератор выключен, но перезапуск занимает больше времени.
• C4 : также называется «Глубокий сон», снижение напряжения питания.
  • DC4 : также называется «Глубокий сон C4», происходит дальнейшее снижение напряжения питания.

Обратите внимание, что для C2, C3 и C4 требуется поддержка операционной системы.

Состояния устройства

Устройства, поддерживающие ACPI, могут находиться в четырех различных состояниях:

• D0 : Устройство активно.
• D1 и D2 : промежуточные состояния, которые варьируются от устройства к устройству.
• Q3 : Периферийное устройство полностью выключено.

Другие проекты

Другие проекты

• Викисклад

• Wikimedia Commons содержит изображения или другие файлы в Advanced Configuration and Power Interface.

Внешние ссылки

• ( EN ) Официальный сайт на uefi.org .
• Федерико Бассиньяна, Управление питанием, часть 1: определение статуса ACPI , на weeeopen.polito.it , 19 августа 2017 г. Проверено 11 октября 2017 г.