ACPI

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 13. března 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

ACPI (  Advanced Configuration and Power Interface ) je  otevřený průmyslový standard , poprvé vydaný v prosinci 1996 a vyvinutý společně společnostmi HP , Intel , Microsoft , Phoenix a Toshiba , který definuje společné rozhraní pro zjišťování hardwaru, správu napájení a konfiguraci základních desek a zařízení . .

Specifikace 2.0 byla představena v září 2000 . Rozšiřuje se na širší škálu počítačů, včetně podnikových serverů, stolních počítačů a notebooků. Navíc ACPI 2.0 přidal podporu pro 64bitové mikroprocesory pro servery, podporu pro různé typy pamětí, PCI a PCI-X zařízení .

Verze specifikace 3.0b byla vydána 10. října 2006 .

V současné době je nejnovější verzí specifikace ACPI verze 6.2a, kterou vydalo fórum UEFI v září 2017. [jeden]

Úkolem ACPI je zajistit komunikaci mezi operačním systémem , hardwarem a BIOSem základní desky.

Technologie ACPI nahradila technologii APM ( Advanced Power Management ) . 

Úvod

Nejznámější částí standardu ACPI je správa napájení, která má oproti předchozím standardům dvě významná vylepšení. Za prvé, koncept ACPI přenáší řízení spotřeby na operační systém (OS). Tento model je ve srovnání s předchozím modelem APM , ve kterém je za správu napájení zodpovědný BIOS základní desky , a možnosti operačního systému jsou v tomto ohledu velmi omezené. V modelu ACPI poskytuje BIOS operačnímu systému metody pro přímé, podrobné ovládání hardwaru. OS tak získá téměř úplnou kontrolu nad spotřebou energie.

Další důležitou součástí specifikace ACPI je poskytnout možnosti správy napájení na serverech a stolních počítačích, které byly dříve dostupné pouze na přenosných počítačích . Systém lze například uvést do stavu extrémně nízké spotřeby, kdy je napájena pouze hlavní paměť (nebo možná i bez napájení), ale některá přerušení zařízení (hodiny reálného času, klávesnice, modem atd.) mohou rychle přenést systém z takového stavu do normálního provozního režimu (tj. „probuzení“ systému).

Kromě požadavků na softwarové rozhraní vyžaduje ACPI také speciální podporu ze strany hardwaru. Operační systém, čipová sada základní desky a dokonce i centrální procesorová jednotka tedy musí mít podporu ACPI .

V dnešní době jsou různé verze ACPI podporovány mnoha operačními systémy, včetně všech verzí Microsoft Windows od Windows 98 , systémů GNU/Linux , FreeBSD , OpenBSD , NetBSD a eComStation .

Technické detaily

Rozhraní ACPI je organizováno umístěním několika tabulek do určité oblasti paměti RAM, které obsahují popis hardwarových prostředků a softwarových metod pro jejich správu. Každý typ tabulky má specifický formát, popsaný ve specifikaci. Kromě toho tabulky obsahující metody ovládání zařízení a obslužné rutiny událostí ACPI obsahují kód AML (ACPI Machine Language), na počítači nezávislou sadu instrukcí prezentovaných v kompaktní formě. Operační systém , který podporuje ACPI, obsahuje interpret AML, který překládá instrukce AML do instrukcí CPU, a tak spouští metody nebo obslužné rutiny událostí.

Některé z těchto tabulek ukládají všechna nebo část statických dat v tom smyslu, že se nemění od spuštění systému ke spuštění. Statická data jsou obvykle vytvořena výrobcem základní desky nebo BIOSu a popsána ve speciálním jazyce ASL (ACPI Source Language) a poté zkompilována do reprezentace AML.

Jiné tabulky ukládají dynamická data, která závisí například na nastavení BIOSu a konfiguraci základní desky. Takové tabulky tvoří BIOS ve fázi spouštění systému před přenosem řízení na OS .

Role operačního systému v tomto modelu spočívá v tom, že převádí různé hardwarové komponenty z jednoho stavu (jako je normální provoz) do jiného (jako je režim nízké spotřeby). Přechod z jednoho stavu do druhého nastává zpravidla událostí. Například pokles teploty na jádře procesoru je událost, při které může operační systém zavolat metodu pro snížení rychlosti ventilátoru. Jiný příklad: uživatel výslovně nařídil, aby systém přešel do režimu spánku a zároveň ukládal RAM na disk, a po chvíli správce sítě zapnul systém pomocí funkce Wake-on-LAN .

Státy

Globální státy

Rozlišují se následující hlavní stavy „systému jako celku“.

  • G0 ( S0 ) (Pracovní) - normální provoz.
  • G1 (Suspend, Sleeping, Sleeping Legacy) - stroj je vypnutý, ale aktuální systémový kontext (systémový kontext) je uložen, v práci lze pokračovat bez restartu. Pro každé zařízení je definován „stupeň ztráty informací“ během procesu spánku, dále místo, kde by se informace měly ukládat a odkud se budou při probuzení číst, a doba probuzení z jednoho stavu do druhého ( například ze spánku do pracovního stavu). Existují 4 stavy spánku:
    • S1 ("Power on Suspend" (POS) v BIOSu) je stav, ve kterém jsou resetovány všechny mezipaměti procesoru a procesory přestaly provádět instrukce. Podporován je však výkon procesorů a RAM; zařízení, která neindikovala, že by měla zůstat zapnutá, mohou být vypnuta;
    • S2  je hlubší stav spánku než S1, když je CPU vypnutý, ale obvykle se nepoužívá;
    • S3 ("Suspend to RAM" (STR) v BIOSu, "Standby" ve verzích Windows až Windows XP a některých variantách Linuxu , "Sleep" ve Windows Vista a Mac OS X , ačkoli specifikace ACPI jsou označovány pouze jako S3 a Sleep) - v tomto stavu je RAM (RAM) nadále napájena a zůstává téměř jedinou součástí, která spotřebovává energii. Vzhledem k tomu, že stav operačního systému a všech aplikací, otevřených dokumentů atd. je uložen v paměti RAM, může uživatel pokračovat v práci přesně tam, kde ji opustil – stav RAM při návratu z S3 je stejný jako před vstupem do tohoto režimu. (Specifikace říkají, že S3 je dost podobný S2, jen o něco málo více komponent je v S3 zakázáno.) S3 má dvě výhody oproti S4: počítač se znovu spustí a běží rychleji, a za druhé, pokud běží program (otevřené dokumenty atd. .) ) obsahuje citlivé informace, které nebudou násilně zapsány na disk. Diskové mezipaměti však lze vyprázdnit na disk, aby se zabránilo poškození dat, pokud se systém neprobudí, například kvůli výpadku napájení;
    • S4 ("Hibernace" (Hibernace) ve Windows , "Bezpečný spánek" v Mac OS X , také známý jako "Suspend to disk", ačkoli specifikace ACPI zmiňuje pouze termín S4) - v tomto stavu je celý obsah paměti RAM uloženy v energeticky nezávislé paměti, jako je pevný disk: stav operačního systému, všech aplikací, otevřených dokumentů atd. To znamená, že po návratu z S4 může uživatel pokračovat v práci tam, kde skončil, podobně jako S3 režimu. Rozdíl mezi S4 a S3, kromě dodatečné doby potřebné k přesunu obsahu paměti RAM na disk a zpět, spočívá v tom, že výpadek napájení počítače v S3 bude mít za následek ztrátu všech dat v paměti RAM, včetně všech neuložených dokumentů. počítač je v S4 není tímto ovlivněn. S4 je zcela odlišný od ostatních stavů S a více se podobá G2 Soft Off a G3 Mechanical Off S1-S3 . Systém v S4 lze také přepnout do režimu G3 Mechanical Off a stále zůstat v S4, přičemž si uchovává informace o stavu, aby bylo možné po zapnutí obnovit provozní stav.
  • G2 ( S5 ) (soft-off) - měkké (softwarové) vypnutí ; systém je zcela zastaven, ale pod napětím, připraven k zapnutí kdykoli. Kontext systému byl ztracen.
  • G3 (mechanické vypnutí) - mechanické vypnutí systému; Napájení ATX je vypnuté.

Navíc technologie OnNow společnosti Microsoft (rozšíření S1-S4 stavu G1). Od Visty Windows také podporuje „Hybrid Sleep“, který kombinuje výhody S1/S3 (rychlé probuzení) a S4 (ochrana před výpadky napájení). Je implementován i v GNU/Linuxu (pm-suspend-hybrid), podobná implementace v Mac OS X se nazývá Safe Sleep.

Stavy CPU

Existují čtyři provozní stavy procesoru (od C0 do C3).

  • C0  - provozní (pracovní) režim.
  • C1 (známý jako Halt ) je stav, ve kterém procesor neprovádí instrukce, ale může se okamžitě vrátit do pracovního stavu. Některé procesory, jako například Pentium 4 , také podporují stav Enhanced C1 (C1E) pro nižší spotřebu energie.
  • C2 (známý jako Stop-Clock ) je stav, ve kterém je procesor detekován aplikacemi, ale přechod do provozního režimu nějakou dobu trvá.
  • C3 (známý jako Sleep ) je stav, ve kterém procesor deaktivuje vlastní mezipaměť, ale je připraven na přechod do jiných stavů.
Stavy zařízení

Existují čtyři stavy fungování ostatních zařízení (monitor, modem, sběrnice, síťové karty, grafická karta, disky, disketa atd.) - od D0 do D3.

  • D0  - Plně funkční stav, zařízení je zapnuté.
  • D1 a D2  jsou mezistavy, aktivitu určuje přístroj.
  • D3  - zařízení je vypnuto.
Stavy výkonu

Zatímco procesor nebo zařízení běží (C0 a D0), může být v jednom nebo více stavech výkonu . Tyto stavy jsou specifické pro implementaci. P0 je tedy vždy nejvyšší výkonnostní úroveň; z P1 na P n postupné snižování úrovně výkonu až k hranici realizace, kde n nepřesahuje 16.

P-stavy jsou také známé jako SpeedStep v procesorech Intel , jako je PowerNow! nebo Cool'n'Quiet u procesorů AMD a jako LongHaul u procesorů VIA .

  • P0 maximální výkon a frekvence
  • P1 menší než P0 , přerušení napětí/frekvence
  • P2 je menší než P1 , napětí/frekvence je přerušena
  • …
  • Pn menší než P(n-1) , přerušení napětí/frekvence

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Specifikace pokročilé konfigurace a napájecího rozhraní, verze 6.2a (PDF). UEFI.org (září 2017). Archivováno z originálu 27. ledna 2018.

Odkazy

 Energeticky úsporné technologie procesorů
Normy
Techniky
Implementace