Det är en så vanlig platsaktivitet att de flesta av oss sannolikt aldrig har slutat för att ens tänka på det: den automatiska omstarten. Oavsett om användaren eller applikationsinitierad, vad händer exakt när din dator cyklar sin egen kraft?
Dagens Fråga & Svar-session kommer till oss med tillstånd av SuperUser - en underavdelning av Stack Exchange, en gruppdrivande gruppering av Q & A-webbplatser.
Frågan
SuperUser-läsaren Seth Carnegie undrar om datorns energihantering:
Hur kan en dator starta om sig själv? När det är avstängt, hur säger det sig själv att komma tillbaka igen? Vilken typ av programvara är det som kan göra detta?
Hur verkligen? Vilken kombination av programvara / hårdvarumagi får det att hända?
Svaret
SuperUser-bidragsgivaren Jcrawfordor erbjuder både ett sammanfattat och detaljerat svar på frågan som mer än tillräckligt tar upp frågan:
För länge; läste inte svaret: Strömtillstånden i din dator styrs av en implementering av ACPI (avancerad konfiguration och strömgränssnitt). I slutet av en avstängningsprocess ställer ditt operativsystem ett ACPI-kommando som indikerar att datorn ska starta om. Som svar återställer moderkortet alla komponenter med deras respektive återställningskommandon eller rader och följer sedan bootstrap-processen. Moderkortet stängs aldrig av, det återställer bara olika komponenter och beter sig sedan som om strömbrytaren just har tryckts in.
Långt och vandrande men (enligt min mening) mer intressant svar:
Mjuk kraft och hur det fungerar
Förr i tiden (ja, okej, för en högskolestudent som jag var 90-talet för länge sedan) hade vi AT-kort (Advanced Technology) med AT-kraft förvaltning. AT-kraftsystemet var väldigt, väldigt enkelt. Strömknappen på din dator var en hårdvarukoppling (troligen på baksidan av fodralet) och din 120vac-ingång gick igenom den. Det slog på och av strömmen till din strömförsörjning fysiskt, och när den här omkopplaren var i Av-läge var allt i din dator helt dött (detta gjorde CMOS-batteriet väldigt viktigt, för utan det fanns ingen strömförsörjning för att hålla hårdvaran klockan tickar). Eftersom strömbrytaren var en fysisk mekanism fanns det inget programvarusätt för att slå på och av strömmen. Windows skulle visa det berömda meddelandet ”Det är nu säkert att stänga av din dator”, för även om allt var parkerat och redo att stängas av, var det inte möjligt för operativsystemet att vända på strömbrytaren. Denna konfiguration kallades ibland hård kraft , för allt är hårdvara.
Numera är saker annorlunda på grund av underverk av ATX moderkort och ATX-effekt (det är Advanced Technology eXtended om du håller reda på). Tillsammans med ett antal andra framsteg (mini-DIN PS / 2, någon?) Tog ATX med sig mjuk kraft . Mjuk kraft innebär att strömmen till datorn kan styras av programvara. Detta medförde några importändringar:
- Standby-effekt: du kanske har sett en “5v SB” eller “5v standby” -kontakt märkt i strömförsörjningens uttag. De standby strömförsörjning är en 5v-linje till ditt moderkort som alltid är på, även när datorn är avstängd. Det är därför det är viktigt att koppla ur eller stänga av en PSU-hårddiskomkopplare (om sådan finns) när du servar moderna datorer, för även när den är avstängd kan du potentiellt kortsluta 5v SB och skada moderkortet. Det är också därför CMOS-batterier inte längre är lika viktiga - 5v SB används för att ersätta CMOS-batteriet när strömförsörjningen har nätström, så CMOS-batteriet används bara när du kopplar ur datorn helt. 5v SB-linjen tillåter viktigare komponenter på din dator (viktigast av allt BIOS och nätverkskort) för att fortsätta köra enkel programvara även när datorn är avstängd.
- Intelligent strömförsörjningskontroll. Om du tittar på en pinout för din strömförsörjning moderkort (P1) kontakt, kommer du att märka två stift typiskt märkta PS_ON och PS_RDY . Dessa står för "strömförsörjning på" och "strömförsörjning redo". Om du vill experimentera, ta en strömförsörjning som inte finns i en dator, anslut den och kortslut en jordledning (en av de svarta ledningarna) försiktigt till PS_ON-linjen (den gröna ledningen). Strömförsörjningen slås synligt på och fläkten snurrar upp. Komponenterna på moderkortet som tar slut på + 5v SB slår faktiskt på och av strömmen genom att ansluta strömmen till PS_ON-stiftet. Eftersom det finns några kondensatorer och andra komponenter i strömförsörjningen som tar en stund att ladda upp, kanske spänningarna från strömförsörjningens huvudutgångar inte är stabila omedelbart efter att nätaggregatet slås på. Detta är vad PS_RDY-stiftet är för, det tänds när strömförsörjningens interna logik bestämmer att strömförsörjningen är "klar" och kommer att ge stabil ström. Moderkortet väntar tills PS_RDY är på för att fortsätta starta.
Så, din strömbrytare "slår inte på" datorn längre. Istället är den ansluten till moderkortets grundläggande styrenheter, som upptäcker att knappen har tryckts in och utför ett antal steg för att förbereda systemet, inklusive att tända PS_ON så att strömmen kommer att finnas tillgänglig. Strömbrytaren är inte det enda sättet att starta startprocessen, enheter på din expansionsbuss kan också göra det. Detta är viktigt eftersom dina Ethernet-nätverkskort faktiskt håller på när din dator är avstängd och letar efter ett mycket specifikt paket som ofta kallas "Magiskt paket." Om de upptäcker detta paket adresserat till sin MAC-adress, kommer de att utlösa startprocessen. Så här fungerar “Wake-on-LAN” (WoL). Klockan kan också starta en start (de flesta BIOS låter dig ställa in en tid som datorn ska starta varje dag), och USB- och FireWire-enheter kan utlösa en start, även om jag inte känner till någon implementering av detta.
Förstå Power Control
Tja, jag förklarar Soft Power-saken både för att jag tycker att den är intressant (alltid en viktig anledning till att jag förklarar saker) och för att den låter dig förstå hur din dators ström och kör / av-tillstånd styrs av programvara. I de flesta aktuella datorer är detta programvara en implementering av Avancerad konfiguration och strömgränssnitt eller ACPI . ACPI är ett standardiserat, enhetligt system som gör det möjligt för programvara att styra datorns kraftsystem. Du kanske har hört talas om ACPI-strömtillstånd . Den grundläggande mekanismen för strömstyrning är dessa "strömtillstånd", ditt operativsystem växlar genom strömlägen genom att förbereda dig för omkopplaren (avstängning / viloläge som inträffar innan strömmen faktiskt slår av) och sedan befaller moderkortet att byta strömtillstånd . Kraftstaterna ser ut så här:
- G0: Arbetar (datorns "på" -läge)
-
G1: Sovande (datorns standby-tillstånd, uppdelat i S-substaten)
- S1: ström till CPU och RAM förblir på, men CPU kör inte instruktioner. Perifera enheter är avstängda.
- S2: CPU avstängd, RAM upprätthålls
- S3: Alla komponenter är avstängda förutom RAM och enheter som kommer att utlösa ett CV (tangentbord). När du säger till ditt operativsystem att "vila" kommer det att stoppa processerna och sedan gå in i detta läge.
- S4: Viloläge. Absolut allt är avstängt. När du säger till ditt operativsystem att gå i viloläge stoppar det processer, sparar innehållet i RAM på disken och går sedan in i detta läge.
- G2: Mjuk av. detta är din dators "av" -status. Strömmen är avstängd för allt utom enheter som kan utlösa en start.
- G3: Mekanisk avstängd.
Hur återställning faktiskt händer
Du kommer att märka att omstart inte är ett av dessa tillstånd. Så vad händer faktiskt när din dator startar om? Svaret kan vara förvånande, för ur ett energihanteringsperspektiv är det nästan inget . Det finns ett ACPI-återställningskommando . När du säger till ditt operativsystem att starta om följer det dess normala avstängningsprocess (stoppar alla dina processer, utför lite underhåll, avmonterar dina filsystem osv.), Och sedan som ett sista steg, istället för att skicka maskinen till strömtillstånd G2 (som det skulle om du helt enkelt hade sagt att det skulle stängas av) ställer det in Återställ-kommandot. Detta kallas vanligtvis ”Återställregistret”, eftersom det som det mesta av ACPI-gränssnittet bara är en adress som ett specifikt värde ska skrivas till för att begära en återställning. Jag citerar 2.0-specifikationen om vad den gör:
Den valfria ACPI-återställningsmekanismen specificerar en standardmekanism som ger en fullständig systemåterställning. När den implementeras måste denna mekanism återställa hela systemet. Detta inkluderar processorer, kärnlogik, alla bussar och alla kringutrustning. Ur ett OSPM-perspektiv är att hävda återställningsmekanismen den logiska motsvarigheten till att cykla maskinen. Efter att ha fått kontroll efter en återställning kommer OSPM att utföra åtgärder på samma sätt som en kallstart.
Så när återställningsregistret är inställt händer några saker i följd.
- All logik återställs. Detta innebär att du skickar respektive återställningskommandon till olika hårdvarubitar inklusive CPU, minneskontroll, kringutrustning etc. I de flesta fall betyder detta helt enkelt att lysa upp en fysisk RST-kabel, som AndrejaKo visade ovan.
- Datorn startas sedan upp. Detta är "utför åtgärder på samma sätt som en kallstart" -del. Moderkortet utför samma steg som det skulle göra om strömförsörjningen precis hade blivit klar efter att strömknappen trycktes in.
Sluteffekten av dessa två steg (som faktiskt bryter ner till mycket fler steg) är att det ser ut till allt precis som datorn startade just, men strömmen var faktiskt hela tiden. Detta innebär mindre tid som krävs för att stänga av och starta (eftersom du inte behöver vänta på att strömförsörjningen ska bli klar), och viktigare låter uppstart startas av att operativsystemet stängs av. Detta innebär att en annan startutlösare inte behöver användas (WoL etc) och låter dig använda Reboot som ett effektivt sätt att återställa systemet på distans, när du inte har något sätt att utlösa start.
Det var ett långt svar. Men hej, förhoppningsvis vet du mer om datorns strömhantering nu. Jag lärde mig säkert några saker som jag undersökte.
Har du något att lägga till förklaringen? Ljud av i kommentarerna. Vill du läsa fler svar från andra tekniskt kunniga Stack Exchange-användare? Kolla in hela diskussionstråden här .
