A mai Kérdések és válaszok munkamenetét a SuperUser - a Stack Exchange, a Q & A weboldalak közösségi meghajtó csoportosulásának részlegével - köszönheti.
A kérdés
A SuperUser olvasó Seth Carnegie a számítógép energiagazdálkodásáról kérdezősködik:
How can a computer restart itself? After it’s off, how does it tell itself to come back on again? What kind of software is it that can do this?
Milyen valóban? Milyen kombinációja van a szoftver / hardver mágianak?
A válasz
A túl hosszú, nem olvasta a válasz: A számítógép teljesítményállapotait az ACPI (fejlett konfiguráció és tápfeszültség interfész) implementálása vezérli. A leállítási folyamat végén az operációs rendszer egy ACPI parancsot állít fel, jelezve, hogy a számítógép újraindul. Válaszul az alaplap az összes összetevőt alaphelyzetbe állító parancsokkal vagy sorokkal visszaállítja, majd követi a bootstrap folyamatot. Az alaplap soha nem kapcsolódik ki, csak a különböző komponenseket állítja vissza, majd úgy viselkedik, mintha a bekapcsológombot éppen nyomta volna.
Hosszú és dübörgő, de (véleményem szerint) érdekesebb válasz:
Lágy teljesítmény és működik
A régi időkben (nos, jó, mint egy olyan főiskolai hallgató, mint én, a '90 -es évek régen), volt AT (Advanced Technology) alaplapja AT teljesítmény kezelése. Az AT energiaellátó rendszer nagyon, nagyon egyszerű. A számítógép bekapcsológombja hardverkapcsoló volt (valószínűleg a ház hátulján), és a 120 vc-es bemenet a jobb oldalon haladt. Ez fizikailag bekapcsolta és kikapcsolta az áramellátást, és amikor ez a kapcsoló Off állásban volt, mindent a számítógépedben teljesen elhalt (ez a CMOS akkumulátor nagyon fontos volt, mert nélküle nem volt áramforrás a hardver megtartásához óra ketyegés). Mivel a főkapcsoló fizikai mechanizmus volt, nem volt szoftveres mód a be- és kikapcsoláshoz. A Windows megmutatta a híres "Most már biztonságos számítógépet kikapcsol" üzenetet, mert bár minden parkoló és készen áll a kikapcsolásra, az operációs rendszer nem tudta ténylegesen bekapcsolni a hálózati kapcsolót. Ezt a konfigurációt néha a következőképpen nevezik kemény erő, mert ez minden hardver.
Manapság a dolgok különböznek az ATX alaplapok és a csodák miatt ATX teljesítmény (ez az Advanced Technology eXtended, ha nyomon követi). Számos más előrelépés mellett (mini-DIN PS / 2, bárki?), Az ATX hozott finom erő. A puha hatalom azt jelenti, hogy a számítógép áramellátását szoftverrel vezérelheti. Ez néhány importváltozást hozott:
- Készenléti teljesítmény: előfordulhat, hogy az "5v SB" vagy az "5v készenléti" csatlakozó látható a tápegységen. A készenléti áramellátás az 5V-os sor az alaplaphoz, amely mindig bekapcsol, még akkor is, ha a számítógép ki van kapcsolva. Ezért fontos, hogy a modern számítógépek kiszolgálásakor húzza ki vagy kapcsolja ki a tápegységet (ha van), mert akkor is, ha le van kapcsolva, esetleg rövidre zárhatja az 5V SB-t és károsíthatja az alaplapot. Ez az oka annak, hogy a CMOS elemek már nem olyan fontosak: az 5V SB a CMOS akkumulátor cseréjére szolgál, amikor a tápegység hálózati feszültséggel rendelkezik, ezért a CMOS elemet csak akkor használja, ha teljesen ki kell húzni a számítógépet. Az 5V SB sor fontosabban teszi lehetővé, hogy a számítógépe összetevői (legfontosabb a BIOS és a hálózati adapterek) továbbra is egyszerű szoftvereket futtassanak akkor is, ha a számítógép ki van kapcsolva.
- Intelligens tápellátás szabályozás. Ha megnézzük a tápegység alaplap (P1) csatlakozójának csatlakozóját, észre fogjuk venni, hogy két tű van jellemzően feliratozva PS_ON és PS_RDY. Ezek a "tápegység" és a "tápegység készen" állnak. Ha kísérletet szeretne végrehajtani, ne vigye be a tápegységet egy számítógépbe, dugja be, és óvatosan rövidítse le a PS_ON vonalra (a zöld vezetékre) az alapvonalat (az egyik fekete vezetéket). A tápegység láthatóan bekapcsol, a ventilátor felfelé mozog. Az alaplap lefutása + 5V SB valójában be- és kikapcsolja a tápfeszültséget a PS_ON csatlakozóval történő csatlakoztatással. Mivel a tápegység néhány kondenzátor és egyéb alkatrésze feltöltődik egy pillanatra, a tápegység fő kimeneteiről származó feszültségek nem feltétlenül stabilak a tápegység bekapcsolása után. Ez az, ami a PS_RDY érintkező, akkor történik, amikor a tápegység belső logikája meghatározza, hogy a tápegység "készen áll" és stabil erőt biztosít. Az alaplap várakozik, amíg a PS_RDY be van kapcsolva, hogy folytassa a rendszerindítást.
Így a főkapcsoló már nem "bekapcsolja" a számítógépet. Ehelyett az alaplap alapvezérlõihez csatlakozik, amelyek észlelik, hogy megnyomta a gombot, és számos lépést hajtott végre a rendszer készítéséhez, beleértve a PS_ON megvilágítását, hogy a tápellátás rendelkezésre álljon. A bekapcsológomb nem az egyetlen módja annak, hogy elindítsa az indítási folyamatot, a bővítő buszon lévő eszközök is ezt tehetik.Ez azért fontos, mert ethernet hálózati adapterei valóban ott maradnak, amikor a számítógép ki van kapcsolva, és egy nagyon speciális csomagot keresnek, amelyet gyakran "mágikus csomagként" neveznek. Ha észlelik ezt a MAC címükre címzett csomagot, akkor az indítási folyamat. Így működik a "Wake-on-LAN" (WoL). Az óra is kezdeményezhet egy bootot (a legtöbb BIOS lehetővé teszi, hogy beállítsa az időt, hogy a számítógép minden nap elinduljon), és az USB és a FireWire eszközök indíthatnak bootot, bár nem tudom ennek végrehajtásáról.
A teljesítményvezérlés megértése
Nos, megmagyarázom a Soft Power-t, mert úgy gondolom, hogy ez érdekes (mindig a legfontosabb oka, hogy elmagyarázzam a dolgokat), és azért, mert lehetővé teszi számodra, hogy megértsd, hogy a számítógép teljesítménye és futtatása / leállítása mind a szoftver által vezérelt. A legtöbb jelenlegi számítógépen ez a szoftverrendszer a Advanced Configuration and Power Interface vagy ACPI. Az ACPI szabványosított, egységes rendszer, amely lehetővé teszi a szoftver vezérlését a számítógép energiarendszerében. Talán hallottál róla ACPI teljesítményállapotok. A teljesítményvezérlés alapvető mechanizmusa ezek a "hatalomállapotok", az operációs rendszer átkapcsolja az energiagazdálkodási módokat a kapcsoló előkészítésével (a kikapcsolás / hibernálás folyamatok, amelyek előfordulnak, mielőtt a hatalom ténylegesen kikapcsol), majd parancsot ad az alaplapra,. A teljesítményállapotok így néznek ki:
- G0: Munka (a számítógép "bekapcsolt állapotában")
-
G1: Alvás (a számítógép készenléti állapota, az S alállomásokra osztva)
- S1: a CPU és a RAM tápellátása továbbra is világít, de a CPU nem hajt végre utasításokat. A perifériaeszközök ki vannak kapcsolva.
- S2: CPU kikapcsolva, RAM karbantartva
- S3: Minden alkatrész le van kapcsolva, kivéve a RAM-ot és eszközöket, amelyek újraindítanak (billentyűzet). Amikor az operációs rendszert "Alvó" -ra utasítja, leállítja a folyamatokat, majd lépjen be ehhez az üzemmódba.
- S4: Hibernálás. Abszolút mindent kikapcsolnak. Amikor az operációs rendszert Hibernálásnak mondja, leállítja a folyamatokat, elmenti a RAM tartalmát a lemezre, majd belép ebbe az üzemmódba.
- G2: Lágy kikapcsolás. ez a számítógép "ki" állapota. A tápellátás mindenre vonatkozik, kivéve azokat az eszközöket, amelyek indítást indíthatnak.
- G3: Mechanikus kikapcsolás.
A visszaállítás ténylegesen megtörténik
Észre fogja venni, hogy az újraindítás nem az egyik ilyen állapot. Tehát mi történik, amikor a számítógép újraindul? A válasz meglepő lehet, mert energiagazdálkodási szempontból ez az majdnem semmi. Van egy ACPI reset parancs. Amikor újraindítja az operációs rendszert, normál leállási folyamatát követi (leállítja az összes folyamatot, kis karbantartást végez, leállítja a fájlrendszereit stb.), Majd végső lépésként, ahelyett, hogy a gépet áramellátásra küldi G2 (ahogy azt, ha egyszerűen azt mondta, hogy állítsa le), akkor a Reset parancsot állítja be. Ezt rendszerint "reset register" -nek nevezik, mert mint az ACPI-felület legtöbbje, csak egy cím, hogy egy bizonyos értéket kell írni a visszaállítás kéréséhez. Idézem a 2.0 specifikációt arról, hogy mit csinál:
The optional ACPI reset mechanism specifies a standard mechanism that provides a complete system reset. When implemented, this mechanism must reset the entire system. This includes processors, core logic, all buses, and all peripherals. From an OSPM perspective, asserting the reset mechanism is the logical equivalent to power cycling the machine. Upon gaining control after a reset, OSPM will perform actions in like manner to a cold boot.
Tehát, amikor a reset regiszter be van állítva, néhány dolog következik egymás után.
- Minden logika visszaáll. Ez azt jelenti, hogy a megfelelő reset parancsokat különböző hardverrészekre küldi, beleértve a processzort, a memóriavezérlőt, a perifériás vezérlőket stb. A legtöbb esetben ez egyszerűen egy fizikai RST vezetéket világít meg, amint AndrejaKo megjelent.
- A számítógépet ezután bootstrapped. Ez a "hasonló módon végrehajtja a hideg csizmát". Az alaplap ugyanazokat a lépéseket hajtja végre, mint akkor, ha a tápegység csak a bekapcsológomb megnyomása után lett készen.
A két lépcső végső hatása (amely valójában sokkal több lépést tartalmaz) az az, hogy mindent úgy néz ki, mint a számítógép, amit csak indítottak, de a hatalom valójában egész idő alatt volt. Ez kevesebb időt igényel a leállításhoz és az indításhoz (mivel nem kell várnia, hogy a tápegység készen álljon), és fontos, hogy az operációs rendszer leállítsa az indítást. Ez azt jelenti, hogy egy másik indítási triggeret nem kell használni (WoL stb.), És lehetővé teszi, hogy az újraindítást hatékony módon távolítsa el a rendszer távoli helyreállításához, ha nincs módja a rendszerindításra.
Ez hosszú válasz volt. De hé, remélhetőleg többet tudsz a számítógép energiagazdálkodásáról. Bizonyosan megtanultam néhány dolgot, ami ezt kutatta.
Van valami a magyarázathoz? Hangzik ki a megjegyzésekben. Szeretne többet válaszolni a többi technikus-tudós Stack Exchange felhasználóiról? Nézze meg a teljes vitafonalat itt.
