To tak powszechna czynność, że większość z nas prawdopodobnie nigdy nie przestała o tym myśleć: automatyczny restart. Niezależnie od tego, czy jest to inicjowane przez użytkownika, czy przez aplikację, co dokładnie dzieje się, gdy komputer włącza własne zasilanie?
Dzisiejsza sesja pytań i odpowiedzi jest dostępna dzięki uprzejmości SuperUser - części Stack Exchange, grupy witryn z pytaniami i odpowiedziami, prowadzonej przez społeczność.
Pytanie
Czytnik SuperUser Seth Carnegie zastanawia się nad zarządzaniem energią komputera:
Jak komputer może sam się zrestartować? Jak po wyłączeniu mówi sobie, że chce wrócić? Co to za oprogramowanie, które może to zrobić?
Jak rzeczywiście? Jaka kombinacja magii oprogramowania / sprzętu sprawia, że tak się dzieje?
Odpowiedź
Współautor SuperUser, Jcrawfordor, oferuje zarówno skondensowaną, jak i szczegółową odpowiedź na pytanie, które bardziej niż adekwatnie odpowiada na pytanie:
Zbyt długie; nie przeczytałem odpowiedzi: Stany zasilania w komputerze są kontrolowane przez implementację ACPI (zaawansowana konfiguracja i interfejs zasilania). Pod koniec procesu zamykania system operacyjny ustawia polecenie ACPI wskazujące, że komputer powinien zostać ponownie uruchomiony. W odpowiedzi płyta główna resetuje wszystkie komponenty za pomocą odpowiednich poleceń lub linii resetowania, a następnie postępuje zgodnie z procesem ładowania początkowego. Płyta główna w rzeczywistości nigdy się nie wyłącza, resetuje tylko różne komponenty, a następnie zachowuje się tak, jakby właśnie naciśnięto przycisk zasilania.
Długa i zawiła, ale (moim zdaniem) ciekawsza odpowiedź:
Soft Power i jak to działa
W dawnych czasach (no cóż, dla studenta takiego jak ja lata 90. były dawno temu), mieliśmy płyty główne AT (Advanced Technology) z Moc AT zarządzanie. System zasilania AT był bardzo, bardzo prosty. Przycisk zasilania na twoim komputerze był przełącznikiem sprzętowym (prawdopodobnie z tyłu obudowy) i twoje wejście 120 V AC przeszło przez to. Fizycznie włączał i wyłączał zasilanie twojego zasilacza, a kiedy ten przełącznik był w pozycji Off, wszystko w twoim komputerze było całkowicie martwe (to sprawiło, że bateria CMOS była bardzo ważna, ponieważ bez niej nie było zasilania do utrzymania sprzętu tykanie zegara). Ponieważ wyłącznik zasilania był fizycznym mechanizmem, nie było możliwości programowego włączania i wyłączania zasilania. Windows wyświetliłby słynny komunikat „Teraz można bezpiecznie wyłączyć komputer”, ponieważ chociaż wszystko było zaparkowane i gotowe do wyłączenia, system operacyjny nie był w stanie zmienić przełącznika zasilania. Ta konfiguracja była czasami nazywana twarda moc , bo to wszystko sprzęt.
Obecnie jest inaczej, ze względu na cuda płyt głównych ATX i Moc ATX (to jest zaawansowana technologia rozszerzona, jeśli śledzisz). Wraz z wieloma innymi ulepszeniami (mini-DIN PS / 2, ktoś?), ATX przyniósł delikatna siła . Soft power oznacza, że zasilanie komputera może być kontrolowane przez oprogramowanie. Spowodowało to kilka zmian importu:
- Zasilanie w trybie czuwania: być może widziałeś złącze „5v SB” lub „5v standby” oznaczone na stykach zasilacza. Plik zasilanie w trybie czuwania to linia 5 V do Twojej płyty głównej, która jest zawsze włączona, nawet gdy komputer jest wyłączony. Dlatego ważne jest, aby podczas serwisowania nowoczesnych komputerów odłączać lub wyłączać twardy przełącznik zasilacza (jeśli jest obecny), ponieważ nawet gdy jest wyłączony, możesz potencjalnie spiąć 5v SB i uszkodzić płytę główną. Z tego powodu baterie CMOS nie są już tak ważne - 5v SB służy do wymiany baterii CMOS zawsze, gdy zasilacz ma zasilanie sieciowe, więc bateria CMOS jest używana tylko wtedy, gdy całkowicie odłączasz komputer. Co ważne, linia 5 V SB pozwala komponentom komputera (przede wszystkim BIOSowi i kartom sieciowym) na działanie prostego oprogramowania nawet wtedy, gdy komputer jest wyłączony.
- Inteligentna kontrola zasilania. Jeśli spojrzysz na pinout złącza płyty głównej zasilacza (P1), zauważysz dwa styki zwykle oznaczone PS_ON i PS_RDY . Oznacza to „zasilanie włączone” i „zasilanie gotowe”. Jeśli lubisz eksperymentować, weź zasilacz nie w komputerze, podłącz go i ostrożnie zewrzyj linię uziemienia (jeden z czarnych przewodów) do linii PS_ON (przewód zielony). Zasilacz wyraźnie się włączy, a wentylator zacznie się obracać. Komponenty płyty głównej pracujące na + 5v SB faktycznie włączają i wyłączają zasilacz, podłączając zasilanie do pinu PS_ON. Ponieważ w zasilaczu znajdują się kondensatory i inne elementy, których ładowanie zajmuje chwilę, napięcia z głównych wyjść zasilacza mogą nie być stabilne natychmiast po włączeniu zasilacza. Do tego służy pin PS_RDY. Zapala się, gdy wewnętrzna logika zasilacza ustali, że zasilacz jest „gotowy” i zapewni stabilną moc. Płyta główna czeka, aż PS_RDY będzie włączony, aby kontynuować uruchamianie.
Dlatego wyłącznik zasilania nie „włącza” już komputera. Zamiast tego jest podłączany do podstawowych kontrolerów płyty głównej, które wykrywają naciśnięcie przycisku i wykonują szereg kroków w celu przygotowania systemu, w tym zapalają PS_ON, aby zapewnić dostępność zasilania. Przycisk zasilania nie jest jedynym sposobem wyzwalania procesu uruchamiania, mogą to robić również urządzenia podłączone do magistrali rozszerzeń. Jest to ważne, ponieważ karty sieciowe Ethernet pozostają włączone, gdy komputer jest wyłączony i szukają bardzo specyficznego pakietu, często nazywanego „pakietem magicznym”. Jeśli wykryją ten pakiet zaadresowany na ich adres MAC, uruchomią proces uruchamiania. Tak działa „Wake-on-LAN” (WoL). Zegar może również zainicjować rozruch (większość BIOS-u pozwala ustawić godzinę, o której komputer powinien uruchamiać się każdego dnia), a urządzenia USB i FireWire mogą wyzwalać rozruch, chociaż nie znam żadnej implementacji tego.
Zrozumieć sterowanie mocą
Cóż, wyjaśniam sprawę Soft Power zarówno dlatego, że uważam ją za interesującą (zawsze jest to kluczowy powód, dla którego wyjaśniam), jak i dlatego, że pozwala ci zrozumieć, w jaki sposób zasilanie i stan pracy / wyłączenia komputera są kontrolowane przez oprogramowanie. W większości współczesnych komputerów ten system oprogramowania jest implementacją Zaawansowany interfejs konfiguracji i zasilania lub ACPI . ACPI to znormalizowany, ujednolicony system umożliwiający oprogramowaniu sterowanie systemem zasilania komputera. Być może słyszałeś o Stany zasilania ACPI . Podstawowym mechanizmem kontroli zasilania są te „stany zasilania”, system operacyjny przełącza się między trybami zasilania, przygotowując się do przełączenia (procesy wyłączania / hibernacji, które występują przed faktycznym wyłączeniem zasilania), a następnie nakazuje płycie głównej przełączenie stanów zasilania . Stany mocy wyglądają następująco:
- G0: Działa (stan „włączony” komputera)
-
G1: Uśpienie (stany gotowości komputera, podzielone na podstany S)
- S1: zasilanie procesora i pamięci RAM pozostaje włączone, ale procesor nie wykonuje instrukcji. Urządzenia peryferyjne są wyłączone.
- S2: CPU wyłączony, pamięć RAM utrzymana
- S3: Wszystkie komponenty są wyłączone z wyjątkiem pamięci RAM i urządzeń, które powodują wznowienie (klawiatura). Gdy powiesz systemowi „Uśpienie”, zatrzyma on procesy, a następnie przejdzie do tego trybu.
- S4: Hibernacja. Absolutnie wszystko jest wyłączone. Gdy nakazujesz systemowi operacyjnemu hibernację, zatrzymuje procesy, zapisuje zawartość pamięci RAM na dysku, a następnie przechodzi do tego trybu.
- G2: Soft Off. to jest stan „wyłączony” komputera. Zasilanie jest wyłączone dla wszystkiego z wyjątkiem urządzeń, które mogą wywołać rozruch.
- G3: mechaniczne wyłączenie.
Jak faktycznie dzieje się reset
Zauważysz, że ponowne uruchomienie nie jest jednym z tych stanów. Więc co się właściwie dzieje, gdy komputer się restartuje? Odpowiedź może być zaskakująca, ponieważ z perspektywy zarządzania energią tak prawie nic . Jest polecenie resetowania ACPI . Kiedy nakazujesz systemowi operacyjnemu ponowne uruchomienie, następuje normalny proces zamykania (zatrzymuje wszystkie procesy, wykonuje trochę konserwacji, odłącza systemy plików itp.), A następnie jako ostatni krok, zamiast wysyłania komputera do stanu zasilania G2 (tak jakbyś po prostu kazał mu wyłączyć) ustawia polecenie Reset. Jest to ogólnie określane jako „Rejestr resetowania”, ponieważ podobnie jak większość interfejsu ACPI jest to tylko adres, na który należy zapisać określoną wartość, aby zażądać resetu. Zacytuję specyfikację 2.0 na temat tego, co robi:
Opcjonalny mechanizm resetowania ACPI określa standardowy mechanizm, który zapewnia pełny reset systemu. Po wdrożeniu ten mechanizm musi zresetować cały system. Obejmuje to procesory, logikę rdzenia, wszystkie magistrale i wszystkie urządzenia peryferyjne. Z punktu widzenia OSPM, zapewnienie mechanizmu resetowania jest logicznym odpowiednikiem cyklicznego zasilania maszyny. Po uzyskaniu kontroli po zresetowaniu, OSPM wykona działania w sposób podobny do zimnego rozruchu.
Tak więc, gdy rejestr resetowania jest ustawiony, kilka rzeczy dzieje się po kolei.
- Cała logika jest resetowana. Oznacza to wysyłanie odpowiednich poleceń resetowania do różnych części sprzętu, w tym procesora, kontrolera pamięci, kontrolerów urządzeń peryferyjnych itp. W większości przypadków oznacza to po prostu włączenie fizycznego przewodu RST, jak pokazał AndrejaKo powyżej.
- Następnie następuje rozruch komputera. Jest to część polegająca na „wykonywaniu czynności w sposób podobny do zimnego rozruchu”. Płyta główna wykonuje te same czynności, co gdyby zasilacz był gotowy po naciśnięciu przycisku zasilania.
Końcowym efektem tych dwóch kroków (które w rzeczywistości rozkładają się na znacznie więcej kroków) jest to, że wszystko wygląda tak, jak komputer właśnie uruchomiony, ale zasilanie było włączone przez cały czas. Oznacza to mniej czasu potrzebnego na zamknięcie i uruchomienie (ponieważ nie trzeba czekać, aż zasilacz będzie gotowy), a także, co ważne, umożliwia zainicjowanie rozruchu przez zamknięcie systemu operacyjnego. Oznacza to, że nie trzeba używać innego wyzwalacza uruchamiania (WoL itp.) I umożliwia użycie opcji Reboot jako skutecznego sposobu zdalnego resetowania systemu, gdy nie ma sposobu na uruchomienie rozruchu.
To była długa odpowiedź. Ale hej, miejmy nadzieję, że wiesz już więcej o zarządzaniu energią komputera. Z pewnością nauczyłem się pewnych rzeczy, badając to.
Masz coś do dodania do wyjaśnienia? Dźwięk w komentarzach. Chcesz przeczytać więcej odpowiedzi od innych zaawansowanych technicznie użytkowników Stack Exchange? Sprawdź cały wątek dyskusji tutaj .
