Способы программного управления электропитанием компонентов компьютера — ACPI
ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) – это стандарт (спецификация), определяющий способы программного управления электропитанием компонентов компьютера с помощью встроенных средств ОС (операционной системы). Другими словами данная технология предназначена для управления состоянием персонального компьютера и энергопотреблением его компонентов.
Кроме управления электропитанием данный стандарт позволяет выполнять конфигурацию устройств Plug and Play.
Управление электропитанием и конфигурирование устройств Plug and Play осуществляется на уровне операционной системы (предшественник спецификации ACPI стандарт АРМ реализован на уровне BIOS), то есть ОС практически полностью управляет энергопотреблением и конфигурированием устройств ПК.
Спецификация ACPI требует поддержки со стороны, как материнской платы, так и подключаемых устройств.
Для технологии ACPI определяют несколько состояний и подсостояний системы (компьютера): глобальные состояния системы, состояния ЦП (центрального процессора) и состояния устройств.
Глобальных состояний системы различают четыре:
G0 (S0) – нормальное функционирование системы;
G1 (S1, S2, S3, S4) – режимы уменьшенного энергопотребления, о которых мы поговорим чуть ниже.
G2 (S5) – программное выключение. В данном состоянии компьютер выключен, но блок питания находится под напряжением.
G3 – состояние в котором питание полностью отключено от блока питания (БП).
Режимы уменьшенного энергопотребления (S1, S2, S3, S4):
S1 (Power On Suspend, POS, Doze) – режим энергосбережения, при котором отключается монитор, винчестер, но на центральный процессор и ОЗУ (модули оперативной памяти) питание подается, снижается частота системной шины. Процессорные кэши сброшены, процессоры не выполняют инструкции, отключен генератор тактовой частоты ЦП.
S2 (Standby, Standby Mode) – режим уменьшенного энергопотребления. При данном режиме происходит отключение монитора, винчестера. От ЦП отключается напряжение питания. Останавливаются все тактовые генераторы (продолжают работать только те тактовые генераторы, которые необходимы для работы оперативной памяти). Питание подается только на системную память (в ней хранится информация о состоянии системы).
S3 (Suspend to RAM, STR, Suspend) – ждущий режим. При данном режиме энергосбережения питание подается только на оперативную память (в ней хранится информация о состоянии системы). Все другие компоненты ПК отключены.
S4 (Suspend to Disk, STD, Suspend to Hard Drive, S4-Hibernation) – глубокий сон. При данном режиме энергосбережения текущее состояние системы записывается на винчестер, после чего следует отключение питание всех компонентов ПК.
Для стандарта ACPI определяют несколько состояний процессора:
C0 – процессор работает в номинальном режиме.
C1 (Halt) – состояние уменьшенного энергопотребления. Работа процессора приостановлена, но он может незамедлительно вернуться в рабочее состояние.
C2 (Stop-Clock) – работа процессора приостановлена. Но регистры и кэш остаются в рабочем состоянии. Процессор может немедленно приступить к обработке заданий.
C3 (Sleep) – режим сна. Процессор в спящем режиме не обновляет кэш.
Для технологии ACPI также определяют четыре состояния устройств:
D0 – устройство работает в номинальном режиме.
D1 – режим уменьшенного энергопотребления (устройство использует меньше энергии чем состояние D0).
D2 – режим уменьшенного энергопотребления (устройство использует меньше энергии чем состояние D1).
D3 – устройство выключено.
Интерфейс автоматического управления конфигурацией и питанием (ACPI) — это промышленный стандарт, который определяет функции управления питанием и другие сведения о конфигурации компьютера. Некоторые предыдущие версии BIOS не поддерживают интерфейс ACPI, поэтому компьютеры не могут успешно переходить в дополнительные режимы питания, например в ждущий или спящий режим.
Интерфейс автоматического управления конфигурацией и питанием (ACPI) пришел на смену уже устаревшего АРМ (Advanced Power Management).
Технологии ACPI и OnNow
В данной статье пойдет речь о вопросе управления энергопотреблением в современных компьютерах, выражаясь в специфической терминологии — Power Managment. Нет-нет, не закрывайте окно браузера, считая, что вас это не касается, поскольку вы не являетесь владельцем ноутбука и не состоите в партии зеленых. Речь пойдет о гораздо более интересных вещах: совместной инициативе Intel, Microsoft и Toshiba — ACPI, и одном из наиболее интересных ее практических воплощений в Windows98/NT — технологии OnNow, должной обеспечить «постоянно доступный PC».
Итак, что же собственно это такое — ACPI? Для начала, наверное, стоит расшифровать эту аббревиатуру. ACPI, в переводе на человеческий язык, означает Advanced Configuration and Power Interface. Или, говоря по-русски, «интерфейс расширенного конфигурирования и управления питанием». Его задача — обеспечить взаимодействие между операционной системой, аппаратным обеспечением и BIOS системной платы.
Посмотрим сначала, что творится в этой области сегодня. Большинство материнских плат, даже вышедших на базе таких относительно новых чипсетов как VIA Apollo MVP3 или Intel 440BX, не поддерживают расширенное управление энергопотреблением ACPI, несмотря на то, что по идее, ACPI-совместимым считается еще аж 430TX, а сам ACPI был анонсирован в апреле 1996 года. Его использование начинается только сегодня, по мере того, как для вышедших недавно материнских плат создаются новые версии BIOS, частично поддерживающие ACPI.
- Совместная работа компонентов системы отсутствует, как таковая: диски начинают раскручиваться, когда это совершенно ненужно, экран гаснет во время работы, поскольку текстовый редактор забыл отметиться у операционной системы, и т.д.
- BIOS системной платы, операционная система и приложения бьются друг с другом за контроль над аппаратным обеспечением компьютера. Но любое внешнее относительно материнской платы оборудование не участвует в процессе управления энергопотреблением — когда вы добавите в систему встроенный модем, сможет ли он как-то при установке высказать BIOS свои пожелания? И куда его пошлет BIOS?
- Имеющееся управление энергопотреблением в основном ограничено материнской платой и отличается крайней тупостью. Ну, например, Windows98 скидывает на винт своп-файл. Даже идиоту должно быть ясно, что винт в этот момент активен, этот факт можно даже не проверять. А BIOS системной платы все равно проверяет.
- Необходимость выключать или перезагружать компьютер при добавлении новых устройств. Кое-где уже наметился прогресс (USB, например), но все равно, до полной горячей замены еще далеко.
- Ну и, наконец, приложения не заботятся об экономии потребляемой компьютером энергии, да и работают не ахти. Выдерните из включенного компьютера видеокарту — наверняка ведь Word зависнет. 😉
- G0 — обычное, рабочее состояние
- G1 — suspend, спящий режим
- G2 — soft-off, режим, когда питание отключено, но блок питания находится под напряжением, и машина готова включиться в любой момент
- G3 — mechanical off — питание отключено напрочь
- S1: (standby 1) останавливаются тактовые генераторы CPU и всей системы, но при этом состояние памяти остается неизменным. Выход из S1 осуществляется мгновенно.
- S2: (standby 2) также останавливаются тактовые генераторы CPU и всей системы, но к тому же отключается питание кэша и CPU, а данные, хранившиеся там, сбрасываются в основную память. Включение также происходит достаточно быстро.
- S3: (suspend-to-memory) по замыслу, именно этот режим должен был быть OnNow, но по воле разработчиков пока так не получилось. Должны обесточиваться все компоненты системы, кроме памяти, в которой сохраняются необходимые данные о состоянии CPU и кэша. Включение с восстановлением предыдущего состояния PC действительно происходит Now, то есть практически сразу.
- S4: (suspend-to-disk) то, что реализовано в каком-то виде сейчас. Все компоненты системы обесточиваются, а данные о состоянии процессора и содержимое кэша и памяти записываются в специально отведенное место на жестком диске. При этом пробуждение может занимать значительное время.
- Автоматическое скачивание файлов из Internet и выполнение системных задач. Так, Internet’овское приложение может быть настроено для того, чтобы в 3 ночи включить компьютер, просмотреть несколько сайтов, и скачать вновь появившиеся файлы. Естественно, если оно поддерживает API OnNow. То же самое относится к таким программам, как антивирусы, резервное копирование, Scandisk, наконец.
- Сохранение сетевых соединений. Так, при выключении компьютера, или даже при его «засыпании», сетевое соединение рвется, файлы закрываются и т.д. При возникновении подобной ситуации, приложение, написанное с учетом OnNow, автоматом выполнит автосохранение используемых файлов на локальном диске и после включения компьютера и восстановления соединения, без криков позволит пользователю продолжить работу.
- Обработка специфических событий. Так, факс-модем способен находиться в состоянии приема 24 часа в сутки, независимо от того, включен компьютер или нет. Если он выключен, при входящем звонке модем его включит и запустит нужную программу.
И соответствующий пункт в закладке Advanced:
Я уже не говорю о не так хорошо заметных проявлениях в списке системных устройств:
Как вам нравятся такие устройства, как ACPI System Button или Composite Power Source? Но для появления всего этого после перепрошивки BIOS недостаточно просто переустановить Windows 98. Поддержка ACPI — опциональная, поэтому при инсталляции надо запустить SETUP с ключами /P J или же поправить реестр, добавив в ветке HKEY_LOCAL_MACHINESoftwareMicrosoftWindowsCurrent VersionDetect новую DWORD-переменную ACPIOption, установленную в 1. Однако, небольшое но. Ох уж это но, всегда оно появляется. Как обычно, новая технология отказывается работать в Windows сразу и без ошибок. Эта печальная практика затронула и OnNow. В Windows 98 фактически он не работает. До выхода Service Pack 1 все ограничится этими красивыми, но, к сожалению, бесполезными картинками. Сегодня в Windows’98 не работают ни Hibernate, ни вообще, какие либо функции управления питанием через ACPI. Весь контроль над ними берет на себя APM. Взять тот же Composite Power Source (по-русски говоря, — блок питания в корпусе): при входе в спящий режим через ACPI он должен выключаться, а при входе через APM (сегодня) — не выключается. Улавливаете разницу в уровне контроля над железом? Про Hibernate я вообще молчу. Там все отягощается еще и файловой системой. По крайней мере, по текущей информации, Hibernate не будет работать с FAT32. Только с FAT16. Кроме этого, для работы необходимы поддерживающие OnNow драйвера видеокарты. Пока их только делает ATI. Но и этого еще недостаточно. Многие из существующих CD ROM и SCSI-контроллеров с Hibernate также работать не могут. Остается надеяться, что к выходу SP1 (1999 год) Microsoft удастся справиться с этими проблемами. А производителям комплектующих — написать драйверы, позволяющие их продуктам корректно работать с ACPI. Уж больно не хочется видеть окно, возникающее сейчас на моем экране при попытке уйти в Suspend Mode:
Итог: любимый город может спать спокойно. По крайней мере, до 99 года, когда выйдет SP1 для Windows 98, а комплектующие и программы научатся работать в паре с ACPI. Возможно, однако, что OnNow будет все же работать через BIOS, в обход операционной системы. Например, плате ASUS P2B-E не будет требоваться команда Windows 98 для перехода в S3 (suspend-to-memory), а уже давно вышедшая плата Aopen AX-6BC умеет делать S4 (suspend-to-disk) не пользуясь средствами операционной системы.
Стандарт ACPI . Причины «засыпания» и «пробуждения» ПК.
Основное назначение любой системы управления питанием — автоматически переводить компьютер или отдельные его устройства в один из режимов (состояний) пониженного энергопотребления. В системе управления питанием APM основное внимание уделяется энергопотреблению процессора, жесткого диска и монитора. Стандарт ACPI базируется на поддержке функций управления как программного обеспечения, так и BIOS. В системе ACPI (Advanced Configuration and Power Interface — усовершенствованная конфигурация и интерфейс питания) контролируется не только энергопотребление, но также поддерживается конфигурирование устройств Plug and Play. В этом случае конфигурирование устройств Plug and Play и управление энергопотреблением осуществляется на уровне операционной системы, а не BIOS. Устройства подключаются и конфигурируются системой по мере их использования. Если какое-либо из устройств не поддерживается системой ACPI, то компьютер переводится в режим использования системы APM (Advanced Power Management — усовершенствованная система управления питанием).
В современном компьютере программная поддержка управления питанием осуществляется со стороны системы ACPI, а аппаратная поддержка отводится следующим компонентам системной платы:
1. Разъему для подключения основного кабеля блока питания и разъемам для подключения вентиляторов.
2. Системе пробуждения по сигналам из сети.
3. Технологии “мгновенной готовности компьютера”.
4. Технологии “возобновления работы по звонку”.
5. Пробуждения по сигналам из порта USB.
6. Пробуждения по сигналам от устройств PS/2.
7. Поддержка пробуждения при получении сигнала управления питанием (PME#).
8. Поддержка драйверов технологии Intel Quick Resume (QRTD).
Как уже было сказано выше, для автоматизации процессов, связанных с электропитанием компьютера, применяются две технологии аппаратно-программного управления APM и ACPI. Для оперативного изменения настроек системы управления питанием используются разделы программы Setup BIOS, связанные с электропитанием и энергосбережением компьютера. Технология ACPI более совершенна и многофункциональна, чем APM. Она позволяет автоматизировать совершенно разнотипные функции распределения системных ресурсов с помощью операционной системы и выбора состояний управления электропитанием PMS (Power Management State). Одно из основных назначений системы ACPI — автоматически переводить компоненты ПК в одно из состояний пониженного энергопотребления.
Для перевода различных устройств ПК из одного режима питания в другой особое место в ACPI отведено представлению о состояниях функциональной готовности или отключения устройств, имеющих непосредственное отношение к уровням энергопотребления и энергосбережению. В стандарте ACPI для каждой группы управления существует определенный комплект состояний. Уровни состояний различаются потребляемой мощностью, величиной тока нагрузки, тактовой частотой системы и процессора, а также скоростью «пробуждения» устройств системы. ACPI опирается на функции управления Windows и BIOS. Если BIOS системной платы поддерживает систему ACPI, то управление питанием передается операционной системе. Это упрощает конфигурирование параметров системы, поскольку автоматические регулировки находятся в одном месте в операционной системе. ACPI располагает интерфейсом, который поддерживает на системной плате следующие функции:
1. Технологию Plug and Play, включая нумерацию шин и устройств.
2. Управление питанием отдельных устройств и карт расширения.
3. Средства поддержки в режиме ожидания мощности менее чем 15 Вт.
4. Компоненты программного отключения Soft Off.
5. Компоненты поддержки различных событий для пробуждения системы.
6. Включение питания и спящего режима на лицевой панели компьютера.
Система ACPI состоит из последовательности таблиц. В них определены имеющиеся в системе устройства, а также их характеристики с точки зрения конфигурации системы и управления энергопитанием. Таблицы создаются BIOS в процессе загрузки компьютера. Для определения ACPI-совместимости системы, в процессе загрузки BIOS просматривает специальные записи в двух таблицах FADT (Fixed ACPI Description Table) и RSDT (Root System Description Table). Найденные записи называются дескрипторами, среди них: OEM ID, OEM TABLE ID, OEM REVISION и CREATOR REVISION.
Если таблицы отсутствуют или информация в дескрипторах недействительна, BIOS считается несовместимой с интерфейсом ACPI, в таком случае устанавливается уровень аппаратных абстракций, или ACPI HAL.
При инициализации ACPI могут появиться сообщения об ошибках. Сообщения на красном фоне свидетельствуют о проблемах с аппаратным обеспечением и BIOS, на синем фоне о проблемах с программным обеспечением. Чаще всего эти ошибки свидетельствуют о частичной или полной поддержке функций ACPI системой BIOS или драйверами УВВ.
Система ACPI обеспечивает передачу в блок питания сигналов управления, предназначенных для реализации альтернативных способов включения и выключения компьютера. Блоки питания семейства ATX12V обладают линиями управления включения и выключения питания компьютера и содержат описанную ниже автоматику отключения питания системы. При получении этой системой соответствующей команды блок питания отключает подачу всех напряжений, не связанных с питанием устройств в режиме ожидания. При возобновлении работы после сбоя в сети компьютер возвращается в тот режим питания, в котором он был до этого (включен или отключен). Отклик компьютера вы можете настроить в меню Boot программы Setup BIOS с использованием опции Last «Power» State.
ACPI обладает памятью для возврата состояний. Например, в режиме мгновенного включения компьютера On Now в ОЗУ или на жестком диске сохраняются коды состояния компьютера. Ниже рассмотрены возможности, поддерживаемые блоком питания этого типа для управления включением/выключением компьютера.
Благодаря ACPI компьютер может быть переведен в состояние программного отключения Soft Off. Благодаря этой возможности компьютер может использовать источники постоянного питания при минимальном энергопотреблении.
Переход компьютера в режим питания Soft Off осуществляется нижеследующими способами:
1. Нажатием кнопки Power на лицевой панели компьютера, которая подключена к системной плате и не вызывает прекращения подачи питания.
2. Путем отключения с помощью операционной системы (на панели для выключения компьютера выбирается одна из трех возможностей завершения работы).
3. Во время отсутствия и появления электропитания в сети, что зависит от установки
параметров в меню Setup BIOS.
Для перевода аппаратных средств из состояния Soft Off в режим полной активности в меню Setup BIOS можно выполнить перечисленные ниже действия:
1. Использовать кнопку Power на лицевой панели компьютера или на клавиатуре (если таковая предусмотрена).
2. Дважды щелкнуть левой или правой кнопкой компьютерной мыши PS/2.
3. Использовать запрограммированную клавишу или клавиатурную команду.
4. Применить сигнал через модем по телефонной линии.
5. Использовать пакет программ Magic Packet, а также платы интерфейса локальной
вычислительной сети (ЛВС) и специального программного обеспечения ЛВС.
6. Активизировать по сигналам интервальный таймер.
7. Настроить автоматическое включение ПК в случае отсутствия питания.
Технология ACPI позволяет автоматизировать процесс распределения системных ресурсов с помощью операционной системы и выбора состояний управления электропитанием PMS. Для перевода различных устройств ПК из одного режима питания в другой особое место в ACPI отведено представлению о состояниях функциональной готовности или отключения устройств, имеющих непосредственное отношение к уровням энергопотребления и энергосбережению.
Для доступа к функциям PMS выберите команду Свойства контекстного меню рабочего стола. В диалоговом окне Свойства:Экран выберите вкладку Заставка и щелкните на кнопке Питание. В диалоговом окне Свойства:Электропитание выберите вкладку Схемы управления питанием. Из меню раздела Схемы управления питанием выберите доступную схему управления. В меню настроек задайте период отсутствия активности дисплея и жестких дисков, спустя который компьютер отключит их. Настройте параметры ждущего и спящего режимов. В стандарте ACPI управление питанием компьютера осуществляется настройкой состояний, или режимов питания.
Системная плата и жесткие диски переключаются в режим низкого потребления энергии, а это может отразиться на работоспособности блока питания, для которого уменьшение номинала нагрузки может оказаться недостаточным. Эта проблема может оказаться актуальной для компьютера, использующего очень мощный блок питания и оборудование, потребляющее мало энергии. В связи с возможностью возникновения этого режима нагрузки, блок питания ПК должен поддерживать минимальные токи нагрузки на линиях постоянного питания ?12V1, ?12V2, ?5V, ?3,3V, -12V и ?5VSB меньшими, чем они могут быть на соответствующих шинах системной платы. Отсутствие цепи для замыкания токов через нагрузку приведет к запуску цикла переключения питания, а он, в свою очередь, активизирует систему, поэтому блоки питания для компьютеров должны подбираться не только на основе критерия максимально допустимой мощности, но также и минимального тока нагрузки.
В современных системных платах ряда фирм используется уникальное энергоэффективное решение на базе сдвоенных драйверов управления и МОП-транзисторов значительно улучшено охлаждение. Кроме того, и расположение компонентов на большей площади ускоряет охлаждение, повышая надежность и стабильность работы платы. Решение на базе сдвоенных драйверов управления и МОП-транзисторов обеспечивает две схемы питания процессора с двумя полными стадиями преобразования. Это обеспечивает значительно более качественное распределение тока нагрузки по фазам, вследствие чего процессор всегда без какой-либо задержки получает требуемое ему питающее напряжение, увеличенную производительность и отличный разгонный потенциал. Цифровая система питания DIGI+ — это новый стандарт в управлении питанием ключевых компонентов системы. Уникальная технология ASUS Dual Intelligent Processors задействует два специальных чипа: энергетический процессор Energy Processing Unit (EPU) и разгонный – TurboV Processing Unit (TPU) для эффективного управления энергопотреблением и производительностью всей системы. Второе поколение технологии Dual Intelligent Processors задействует полностью цифровую систему питания процессора DIGI+ в управлении питанием ключевых компонентов системы. ASUS DIGI+ контролирует температуру VRM, обеспечивая интеллектуальное управление питанием и балансировку нагрузки для каждой фазы питания для увеличения срока службы электронных компонентов и улучшенного охлаждения. TPU – разгонный процессор от ASUS – это специальный чип, установленный на материнской плате, обеспечивает аппаратную поддержку разгона системы с помощью функций Auto Tuning и TurboV. Энтузиасты могут разогнать свою систему как с помощью специальной копки или переключателя на плате, так и с помощью интерфейса AI Suite II. Контроллер TPU обеспечивает тонкую настройку параметров разгона и расширенные средства мониторинга работы системы с использованием функций Auto Tuning и TurboV. Функция Auto Tuning включает режим динамического разгона до высокого, но абсолютно стабильного уровня, а TurboV дает пользователю бесконечную свободу в настройке параметров работы процессора для достижения нужной производительности в различных ситуациях. Специальный энергетический процессор (EPU) от ASUS автоматически определяет степень загрузки системы и оптимизирует ее энергопотребление в режиме реального времени. Это способствует уменьшению шума от вентиляторов и долгому сроку службы компонентов компьютера. Этот первый в мире энергетический процессор создан для экономии потребления энергии и задействуется с помощью переключателя на плате или с помощью утилиты AI Suite II. Он оптимизирует энергопотребление, выполняя мониторинг загрузки в режиме реального времени и регулируя параметры электропитания компонентов платы согласно текущим потребностям. Помимо этого, благодаря EPU повышается долговечность системных компонентов и снижается уровень генерируемого компьютером шума.
Переходы состояния питания системы и устройств. При наличии интерфейса ACPI операционная система управляет всеми переходами состояния питания системы и устройств. Операционная система включает и выключает режим низкого энергопотребления, основываясь на информации о том, с какой интенсивностью используются приложения. Кроме того, информация поступает от пользовательских настроек, вводимых с помощью программы Setup BIOS. Компьютер (системная плата) ACPI поддерживает следующие основные состояния:
1. G0 — рабочее состояние (Normal), нормальная работа компьютера.
2. G1 — состояние засыпания (Doze). Характеризует первую стадию снижения энергопотребления. Текущие состояния процессора и ОЗУ сохраняются, однако тактовая частота системы понижена. С точки зрения пользователя, компьютер в этом состоянии уже выключен.
3. G2 — состояние глубокого сна (Standby). Характеризует вторую стадию снижения энергопотребления. Текущие состояния процессора и содержимое регистров, кэш-памяти, ОЗУ, установки режимов работы в чипсете и т.д. утеряны. Жесткие диски и монитор ожидают включения.
4. G3 — отключение компьютера от сети переменного тока (Suspend). Характеризует третью стадию снижения энергопотребления. Питание компьютера отключено, а его работа полностью остановлена. Можно безопасно открывать корпус компьютера для ремонта или модернизации. Компьютер выходит из состояния G1 быстрее, чем из G2. Для возвращения из состояния G2 в G0 требуется перезагрузка операционной системы, в чем нет необходимости в случае перехода из G1 в состояние G0. Уровни энергопотребления для состояний G0-G3 находятся в обратной зависимости от скорости пробуждения.
В пределах основной группы состояний энергопотребления системы существуют состояния сна, или ожидания (Sleeping States) от S0 до S5:
1. S0 — рабочее состояние системы. Сон отсутствует.
2. S1 — состояние сна, которое поддерживается технологией POS (Power_On Suspend). В этом состоянии компьютер сохраняет минимально возможный процент электроэнергии, что позволяет ему осуществить быстрый возврат в рабочий режим. Теряются лишь данные из кэша L1, поскольку процессор полностью прекращает обменный и вычислительный процесс. Операционная система заботится о сохранении данных в ОЗУ.
3. S2 — отличается от состояния S1 тем, что питание от процессора отключается. Почти все основные тактовые генераторы останавливаются, но регенерация ОЗУ не прекращается.
4. S3 — поддерживается технологией STR (Suspend to RAM). В этом состоянии питание отключается от всех систем и подсистем компьютера, за исключением ОЗУ. Система BIOS ответственна за восстановление текущего состояния контроллера памяти, системной памяти и кэша L2. После подачи питания происходит процесс обнаружения устройств на всех шинах (enumeration). Таким образом будут обнаружены и устройства с технологией горячего подключения.
5. S4 — поддерживается технологией STD (Suspend to Disk). В этом состоянии все системы и подсистемы фактически отключены от питания. Вместе с тем, текущее состояние, а также образ ОЗУ сохраняется на жестких дисках. Восстановление из S4, как и в предыдущем случае, подразумевает процесс обнаружения шин компьютера.
6. S5 — наиболее экономичное состояние полного выключения компьютера, которое, по сути, состоянием сна не является. Это состояние поддерживается технологией программного выключения Soft Off. В этом случае содержимое памяти и состояний регистров не сохраняется. Никакие события (Wake Events) вывести компоненты системы из состояния сна не в состоянии. Для включения компьютера потребуется нажать кнопку Power.
Процессор ПК тоже может находиться в «сонном» состоянии (различают состояния процессора от C0 до C3):
1. C0 — рабочее состояние процессора. В этом состоянии процессор выполняет обычные вычислительные и обменные функции без ограничений.
2. C1 — начальное состояние сна. В этом состоянии энергопотребление процессора незначительно снижается, что не дает серьезного повода для утверждения о введении функциональных ограничений на выполнение программ. Вывод процессора из этого состояния осуществляется настолько быстро, что операционная система не в состоянии среагировать на временные задержки, связанные с этим процессом.
3. C2 — это факультативное (необязательное) состояние процессора. Процессор устанавливается в состояние еще более низкого энергопотребления, чем в C1. Время вывода из состояния C2 записывается в специальную таблицу FADT и учитывается затем операционной системой. В этом состоянии процессор продолжает управлять кэшем.
4. C3 — состояние глубокого сна. В этом состоянии процессор прекращает управление кэшами L1 и L2. В случае если устройство захватывает шину в режиме Bus Master для обмена ПДП, процессор переводится из состояния C3 в C2 или C1. В обычном режиме ПДП при частых запросах на захват шины операционная система переводит процессор в менее глубокое, чем C3, состояние сна.
Состояние C3 предлагает еще более экономное потребление электропитания, чем в состояниях C1 и C2. Неблагоприятное аппаратное время ожидания для этого состояния предусмотрено через системные микропрограммы ACPI и операционное программное обеспечение, которое может использовать эту информацию, чтобы определяться, когда состояние C2 должно быть использовано вместо состояния C3. В состоянии C3 кэш-память процессора поддерживает режим хранения данных, но игнорируют любое к ней обращение. Операционное программное обеспечение обеспечивает поддержку связности кэш-памяти. Более глубокий Sleep (С4) включает состояние Deeper Sleep и состояние Intel Ehanced Deeper Sleep.
У процессоров Intel имеется группа входных контактов, при подаче на них управляющих сигналов происходит переход процессора в специальные состояния:
— сигнал на входе STPCLK# вызывает переключение процессора из рабочего режима в состояние STOP GRANT (процессор работает с приостановками и потребляет меньше электроэнергии). По снятию сигнала процессор возвращается в рабочий режим;
— сигнал на входе SLP# переключает процессор из состояния STOP GRANT в состояние Sleep (сна), он потребляет еще меньше энергии, не выбирает и не выполняет команды программы. По снятию процессор возвращается в режим STOP GRANT;
— сигнал на входе DPSLP# вызывает переход процессора из режима «сна» (Sleep) в режим «глубокого сна»
(Deep Sleep). По снятию сигнала процессор возвращается в режим «сна» (Sleep).
— сигнал на входе DPRSTP# вызывает переход процессора из режима «глубокого сна» (Deep Sleep) в режим «глубочайшего сна» (Deeper Sleep). По снятию сигнала процессор возвращается в режим «глубокого сна» (Deep Sleep).
— сигнал на входе DPWR# — это сигнал управления включением питания буферов шины данных процессора.
Один из основных способов регулировки потребления электроэнергии процессора состоит в чередовании его рабочих и нерабочих циклов. При этом используются значения Duty Width и Duty Value. Первое из этих значений определяет временной цикл, а второе соотношение периодов работы и периодов покоя. Останов процессора осуществляется за счет прекращения подачи сигналов тактовой частоты.
В процессорах архитектуры Nehalem имеется специальный блок PCU (Power Control Unit), предназначенный для мониторинга и управления питанием процессора (по сути, PCU – это целый микроконтроллер, т. е. процессор в процессоре). PCU, основываясь на данных сенсоров и датчиков, может полностью выключать отдельные ядра и блоки CPU. Благодаря этой функциональности инженеры Intel смогли внедрить в Core i7 технологию Turbo Boost. Относительная энергоэкономичность Core i7 обусловлена низким рабочим напряжением (1,20 В) и размещением в теле процессора специального микроконтроллера PCU, в функциональные обязанности которого входит мониторинг и регуляция показателей напряжения, силы тока (и температуры) ядер. Кроме того, PCU способен полностью отключать одно или несколько ядер от энергоснабжения. В зависимости от ситуации, при работе в приложениях, не (полностью) использующих многозадачные способности Nehalem, часть ядер отключается, а частота оставшихся – повышается (при этом центральный процессор в целом не выходит за рамки своего TDP).
Например, в четырехядерных Core i7 могут быть полностью отключены два либо три ядра, и во втором случае частота оставшегося единственного ядра будет поднята еще больше. Возьмем случай с двухядерным процессором. Поскольку в однопоточных приложениях от многоядерности эффекта мало, основную роль здесь играет производительность отдельно взятого ядра. Поэтому Intel предусмотрела увеличение частоты работающего ядра (non-idle core), в то время как второе (idle core) находится в одном из состояний бездействия C3-C6 (рис. 1) и его тепловыделение резко сокращается. Эту разницу использует работающее ядро и повышает свою частоту до достижения процессором граничного уровня TDP. Основные состояния ядра, автоматически определяемые процессором, показаны в табл. 1.
Рис. 1. Состояния энергопотребления процессора Core i7
Core State
Thread1 State
Что такое ACPI? И чем отличается режим S1 от S3?
ACPI (англ. Advanced Configuration and Power Interface — усовершенствованный интерфейс конфигурации и управления питанием) — открытый промышленный стандарт, впервые выпущенный в декабре 1996 года и разработанный совместно компаниями HP, Intel, Microsoft, Phoenix и Toshiba, который определяет общий интерфейс для обнаружения аппаратного обеспечения, управления питанием и конфигурации материнской платы и устройств.
Спецификация 2.0 была представлена в сентябре 2000 года. Она распространяется на более широкий спектр компьютеров, включая корпоративные серверы, настольные системы и ноутбуки. Кроме того, в ACPI 2.0 добавлена поддержка 64-разрядных микропроцессоров для серверов, поддержка различных типов памяти, устройств PCI и PCI-X.
Последняя версия спецификации ACPI — 3.0b — выпущена 10 октября 2006 года.
В настоящий момент ведутся работы над версией 4.0
Задача ACPI — обеспечить взаимодействие между операционной системой, аппаратным обеспечением и BIOS материнской платы.
ACPI пришло на смену технологии APM (англ. Advanced Power Management).
Наиболее известной частью стандарта ACPI является управление питанием, имеющее два значительных усовершенствования по сравнению с предшествующими стандартами. Во-первых, концепция ACPI передаёт управление питанием операционной системе (ОС) . Такая модель выгодно отличается от существовавшей до этого модели APM (Advanced Power Manager), в которой за управление питанием ответственен BIOS материнской платы, а возможности ОС в этом отношении сильно ограничены. В модели ACPI BIOS предоставляет операционной системе методы для прямого детализированного управления аппаратным обеспечением. Таким образом, ОС получает практически полный контроль над энергопотреблением.
Другая важная часть спецификации ACPI — это предоставление на серверах и настольных компьютерах таких возможностей по управлению питанием, которые до того были доступны только на портативных компьютерах. Например, система может быть переведена в состояние чрезвычайно низкого энергопотребления, в котором питание подается лишь на оперативную память (а возможно, и она находится без питания) , но при этом прерывания некоторых устройств (часы реального времени, клавиатура, модем и т. д. ) могут достаточно быстро перевести систему из такого состояния в нормальный рабочий режим (то есть «пробудить» систему) .
Помимо требований к программному интерфейсу ACPI также требует специальной поддержки от аппаратного обеспечения. Таким образом, поддержку ACPI должны иметь ОС, чипсет материнской платы и даже центральный процессор.
В наши дни различные версии ACPI поддерживаются многими ОС — в том числе, всеми версиями Microsoft Windows, начиная с Windows 98, системами GNU/Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD и eComStation.
Интерфейс ACPI организуется путём размещения в определённой области оперативной памяти нескольких таблиц, содержащих описание аппаратных ресурсов и программных методов управления ими. Каждый тип таблицы имеет определённый формат, описанный в спецификации. Кроме того, таблицы, содержащие методы управления устройствами и обработчики событий ACPI, содержат код на языке AML (ACPI Machine Language) — машинно независимый набор инструкций, представленный в компактной форме. Операционная система, поддерживающая ACPI, содержит интерпретатор AML, который транслирует инструкции AML в инструкции центрального процессора, выполняя таким образом методы или обработчики событий.
Некоторые из этих таблиц полностью или частично хранят статические данные в том смысле, что от запуска к запуску системы, они не изменяются. Статические данные, как правило, создаются производителем материнской платы или BIOS и описываются на специальном языке ASL (ACPI Source Language), а затем компилируются в представление на AML.
Другие таблицы хранят динамические данные, которые зависят, например, от установок BIOS и комплектации материнской платы. Такие таблицы формируются BIOS на этапе загрузки системы до передачи управления ОС.
Остальные ответы
по теме ответ был не даден. копипаста из вики — неайс.
Режим расширенного управления питания ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) реализует управление энергосберегающими функциями ПК:
— автоматическое отключение ПК после завершения работы ОС;
— перевод компьютера у режимы энергосбережения и выход с них.
В соответствии со стандартом ACPI выделяют следующие режимы энергосбережения, в которых может находится ПК:
S0 (Normal) – рабочее состояние ПК;
S1 (Power On Suspend или POS или Doze) – режим энергосбережения, в котором отключается монитор, винчестер, но на ЦП (процессор) и ОЗУ (оперативная память) питание подается, частота системной шины снижается до 33 МГц;
S2 (Standby) – режим энергосбережения, в котором отключается монитор, винчестер, а также питание ЦП (процессор);
S3 (Suspend to RAM или STR или Suspend) – при данном режиме энергосбережения питание подается только на оперативную память. Все другие компоненты ПК отключены;
S4 (Suspend to Disk или STD) – при данном режиме энергосбережения текущее состояние системы записывается на винчестер, после чего следует отключение питание всех компонентов ПК;
S5 (Soft—Off) – компьютер отключен.