高 级配置 与 电源接 口
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概要
[编辑]ACPI
系 统电源 管理 （System power management）- 设备电源
管理 （Device power management） - 处理
器 电源管理 （Processor power management） - 设备
和 处理器 性能 管理 （Device and processor performance management） 配置 /即 插即用 （Configuration/Plug and Play）系 统事件 （System Event）- 电池
管理 （Battery management） 温度 管理 （Thermal management）嵌入 式 控 制 器 （Embedded Controller）- SMBus
控 制 器 （SMBus Controller）
Windows 98
ACPI术语（部分 ）
[编辑]高 级配置 电源管理 接 口 （Advanced Configuration and Power Interface (ACPI)）
- 按照
在 本文 中 的 定 义， ACPI是 一种描述硬件接口的方法，要 足 够抽象 以允许灵活 创新的 硬 件 实现，并且足 够具体 以允许shrink-wrap OS code使用 这个硬 件 接 口
- ACPI
硬 件 （ACPI Hardware）
- 它是一种电脑硬件，
具有 支持 OSPM所 必备的 特性 ，而且还具有 特定 的 接 口 ，这些接 口 的 特性 是 由 ACPI规范所 指定 的 描述表 （Description Tables）所 描述的 。
- ACPI
命名 空 间（ACPI Namespace）
- 一个树状层次机构，
在 受操作 系 统控制 的 内 存 里 面 ，这段内 存 里 面 包含 命名 对象（named objects）等 。这些对象（objects）可 以是数 据 对象，控 制 方法 对象，总线/设备包 对象等 。操作 系 统通过从驻留在 ACPI BIOS中 的 ACPI Tables 载入载出（loading and/or unloading）定 义块（definition blocks），来 动态改 变命名 空 间（namespace）的 内容 。在 ACPI Namespace中 的 所有 信 息 都 来 自 Differentiated System Description Table (DSDT)，DSDT里 面 包含 了 Differentiated Definition Block 还有一个或者多个其他的定义块（definition blocks）。
- ACPI
机 器 语言（ACPI Machine Language (AML)）
是 一 种由ACPI兼 容 的 OS支持 的 虚 拟机的 伪代码（Pseudo-code），里 面 写 有 ACPI控 制 方法 和 控 制 对象。
高 级可编程中断 控 制 器 （Advanced Programmable Interrupt Controller (APIC)）
- 一个中断控制器架构，
通常 多 见于Intel32位 架 构（Intel Architecture-based 32-bit）的 PC系 统。APIC架 构支持 多 处理器 中断 管理 （中断 均 匀的分布 在 所有 处理器 ），多 I/O子 系 统支持 ，与 8259A兼 容 ，并且支持 处理器 内部 中断 （Inter-Processor Interrupt, IPI）。这个架 构由直属 于处理 器 的 本地 APICs（Local APICs）和 在 （南 桥）芯 片 中 的 I/O APIC组成。
- ACPI
源 语言（ACPI Source Language (ASL)）
一 种和AML等 同 的 编程语言。ASL编译以后就是AML镜像（AML images）。
控 制 方法 （Control Method）
控 制 方法 定 义OS如何 执行一个简单的硬件任务。例 如，OS调用控 制 方法 （Control Method）去 读取一个高温区的温度。控 制 方法 是 用 一 种叫做AML的 编码语言写 的 ，AML可 以被兼 容 ACPI的 OS所 解 释并执行。ACPI兼 容 的 系 统必须在ACPI table中 提供 一组最小的控制方法。OS提供 一 组well-defined的 控 制 方法 ，以使ACPI table开发者 能 够在他 们的控 制 方法 中 引用 。OEM厂商可 以通过，要 么Including control methods in the BIOS that test configurations and respond as needed，要 么为芯 片 组的不同 修 订版包含 一组不同的控制方法，来 使 一 个BIOS能 够同时支持 芯 片 组的不同 修 订版。
中央 处理器 或 者 处理器 （Central Processing Unit (CPU) or Processor）
定 义区块（Definition Block）
- Definition Blockl以数
据 和 控 制 方法 （编码成 AML）的 形式 包含 关于硬 件 实现和 配置 详细信 息 。OEM厂商可 以在ACPI Tables中 提供 一个或者多个Definition Blocks。有 一 个definition block是 必须被 提供 ：那 就是Differentiated Definition Block，它描述 了 基本 的 系 统。在 装 载Differentiated Definition Block之 后 ，紧接着 OS会 把 Differentiated Definition Block的 内容 插入 到 ACPI Namespace。OS可 以动态的从the active ACPI Namespace插入 和 删除的 其他definition blocks，可 以包含 指向 Differentiated Definition Block的 引用 。
装置 （Device）
熱 溫 區 （Thermal Zone）
- ACPI
風 扇 （Fan）
装置 上下 文 （Device Context）
装置 中 包含 的 变化的 数 据 ；通常 是 易 失 性 （volatile）数 据 。当 进入或 者 离开特定 的 状 态（states）的 时候，设备应该忘记这些信 息 ，在 这种情 况下OS软件负责保存 并恢复这些信息 。设备上下 文 （Device Context）指 的 是 包含 在 设备周 边的小 数量 的 信 息 。同 样可以看看 系 统上下 文 。
区分 系 统描述 表 （Differentiated System Description Table (DSDT)）
- OEM厂商必须为ACPI
兼 容 的 OS提供 一 个DSDT。这个DSDT包含 区分 定 义块，它能提供 关于基本 系 统的实现和 配置 信 息 。OS总是在 ACPI Namespace中 插入 DSDT信 息 ，当 系 统启动的时候，而且绝不会 删除它。
- 它是
一 个在OS和 固 件 平台 之 间的接 口 。
嵌入 式 控 制 器 （Embedded Controller）
嵌入 式 控 制 器 介 面 （Embedded Controller Interface）
- 韌體ACPI
控 制 结构（Firmware ACPI Control Structure (FACS)）
在 读写内 存 中 的 一 种结构，BIOS用 它来实现韌體和 OS之 间的信 息 交换（handshaking ）。通 过FADT(Fixed ACPI Description Table)FACS被 转到兼 容 ACPI的 OS中 。FACS包含 上 次 启动时的系 统硬件 签名，firmware waking vector，和 Global Lock。
固定 ACPI描述表 （Fixed ACPI Description Table (FADT)）
一 个包含 ACPI硬 件 寄 存 器 块（Hardware Register Block）的 实现和 配置 详细信 息 的 表 ，OS需要 用 这些配置 信 息 来 直接 管理 ACPI硬 件 寄 存 器 块和DSDT的 物理 地 址 ，DSDT则包含其他 平台 的 实现和 配置 详细信 息 。 OEM厂商必须在 RSDT/XSDT中 提供 FADT给兼容 ACPI的 OS。当 系 统启动的时候，OS则总是 把 已 经定义好了 的 namespace信 息 （它存在 于DSDT的 Differentiated Definition Block中 ）插入 到 ACPI Namespace，并且OS绝不会 删除它。
固定 特 征 （Fixed Features）
- ACPI
接 口 提供 的 一 组特征 。ACPI规范限 制 硬 件 编程模型 （hardware programming model）在 哪产生 还有如何 产生的 。所有 的 Fixed Features，如果被 使用 了 ，会 按照本 片 规范中 的 描述进行实现，以使OSPM能 够直接 访问Fixed Features寄 存 器 （fixed feature registers）。
固定 特 征 事件 （Fixed Feature Events）
一 组事件 ，当 Fixed Feature寄 存 器 中 的 一对状态和事件位（event bits）被 在 同 一时间设定时，这组事件 会 在 ACPI接 口 处发生 。当 一 个Fixed Feature时间发生时，系 统控制 中断 （SCI，system control interrupt）is raised。对于ACPI Fixed Feature Events来 说OSPM（or an ACPI-aware driver）扮 演 事件 的 处理者 。
固定 特 征 寄 存 器 （Fixed Feature Registers）
一 组在fixed feature register space中 的 硬 件 寄 存 器 ，fixed feature register space在 系 统I/O地 址 空 间的特殊 的 地 址 里 。ACPI为fixed features定 义了寄 存 器 块（register blocks）（每 个寄存 器 块从FADT那 里 得 到 一个单独的指针）
一般 目的 事件 寄 存 器 （General-Purpose Event Registers）
- The general-purpose event registers contain the event programming model for generic features. All general-purpose events generate SCIs.
一般 特 征 （Generic Feature）
全局 系 统状态（Global System States）
- Global System States适用于整个系统，而且对于
用 户是可 见的。各 种不同 的 Global System States在 ACPI规范中 是 从G0标记到G3的 。
省略 位 （Ignored Bits）
在 ACPI硬 件 寄 存 器 中 的 一些没有被使用的位（bits），在 ACPI规范中 会 指定 这些位 是 “ignored”的 。在 读的时候，软件会 忽 略 ACPI硬 件 寄 存 器 中 的 Ignored Bits位 （而不去 读取它），写 的 时候，会 保 护Ignored Bits（不 去 写 这写位 ）。
- Intel个人电脑
架 构（Intel Architecture-Personal Computer (IA-PC)）
- 一种对于计算机的一般描述术语，这种计算
机 的 处理器 架 构符合 Intel处理器 家族 基 于Intel架 构指令 集 （Intel Architecture instruction set）的 定 义，并且有 工 业标准 （industry-standard）PC的 结构。
- I/O APIC（Input/Output Advanced Programmable Interrupt Controller）
- 一个输入输出高级可编程中断控制器，
用 来 从设备传递中断 给处理 器 里 面 的 本地 APIC（local APIC）。
- I/O SAPIC
- An Input/Output Streamlined Advanced Programmable Interrupt Controller
用 来 从设备传递中断 给处理 器 里 面 的 本地 APIC（local APIC）。应用于安腾处理 器 （Itanium）。和 APIC的 不同 可 以看看 Intel® Itanium® Processor Family Interrupt Architecture Guide ，PDF文 档的最 后 一 章 会 讲到不 同点 。
老 式 的 （Legacy）
- 这是一种电脑状态，
在 这个电脑状 态下电源管理 策略 是 由 平台 硬 件 /固 件 决定的 。在 如今的 系 统中，传统电源管理 特性 被 用 来 支持 安 装 有 传统OS的 电脑中 的 电源管理 ，这种传统OS并不支持 OS直接 管理 电源架 构（OS-directed power management architecture）。
老 式 的 硬 件 （Legacy Hardware）
没 有 ACPI或 者 OSPM电源管理 支持 的 电脑系 统。
老 式 的 操作 系 统（Legacy OS）
- 此類
的 作業 系統 無法 得知 或 對 系統 的 電源 管理 功 能 做管理 ，包含 在 此類型 內的如一些支援 APM 1.x的 作業 系統 。
本地 APIC（Local APIC）
接收 来 自 I/O APIC的 中断 。
本地 SAPIC（Local SAPIC）
接收 来 自 I/O SAPIC的 中断 。关于SAPIC，请看“I/O SAPIC”。
- 复合APIC描述
表 （Multiple APIC Description Table (MADT)）
- 它被
用 在 支持 APIC和 SAPIC的 系 统上，以描述 APIC的 实现。Following the MADT is a list of APIC/SAPIC structures that declare the APIC/SAPIC features of the machine.
- 对象（Object）
- ACPI Namespace
的 节点就是objects，这些objects被 OS用 system definition tables中 的 信 息 插入 tree。这些objects可 以是数 据 对象（data objects），包 对象（package objects），控 制 方法 对象（control method objects）等 。包 对象refer to其他对象（objects）。对象同 样拥有 类型（type），大小 （size），和 相 对名称 （relative name）。
- 对象
名 （Object name）
- ACPI Namespace
的 一 部分 。有 一 组规则for naming objects。
操作 系 统直接 电源管理 （Operating System-directed Power Management (OSPM)）
- 电源（
和 系 统）管理 的 一 个模型 ，在 其中OS扮 演 重要 的 角 色 ，使用 全局 信 息 为手边的任 务优化 系 统行为（system behavior）。
包 （Package）
一 组objects。
- 电源按鈕（Power Button）
用 户按的 按钮或 者 其他有 触 点 的 开关（switch contact）设备，通 过它可 以把系 统从睡眠 或 者 soft off状 态切换到工作 状 态，还可以给OS发送信号 使 OS从睡眠 或 者 soft off状 态恢复到工作 状 态。
- 电源
管理 （Power Management）
- 一种最小化系统电源消耗的软硬件机制，
管理 系 统热量 限 制 ，延 长系统电池 使用 时间（battery life）。电源管理 在 系 统速度 ，噪音，电池使用 时间，处理器 速度 ，还有电源消耗 之 间取得 平衡 。一 些system functions，比 如appliance (for example, answering machine, furnace control) operations，需要 电源管理 。
- 电源资源（Power Resources）
- 设备
需要 的 资源（比 如power planes和 clock sources），设备需要 在 给定的 电源状 态下对这些资源 进行操作 。
- 电源
来 源 （Power Sources）
寄 存 器 分 组（Register Grouping）
由 两个寄 存 器 块组成 （它有两个指向 两个不同 寄 存 器 块的指 针）。在 寄 存 器 分 组（register grouping）内部 的 固定 位 可 以被在 两个寄 存 器 块（register blocks）之 间拆分 。这就允 许了在 寄 存 器 分 组内部 的 位 可 以被在 两个芯 片 （chips）之 间拆分 。
保留 位 （Reserved Bits）
在 ACPI硬 件 寄 存 器 中有 一些没有被使用的位，在 ACPI规范中 被 称 为保留 位 。为了未来 能 够扩展 ，硬 件 寄 存 器 保留 位 总是被 归零，并且写 入 的 数 据 不 会 造成 其他的 影 响。OSPM的 实现必须往所有 使 能 和 状 态寄存 器 的 保留 位 写 “0”，同 样还要 往控制 寄 存 器 （control registers）的 preserve bits写 “0”
根 系 统描述 指 针（Root System Description Pointer (RSDP)）
兼 容 ACPI的 系 统必须在系 统低地 址 空 间（system’s low address space）提供 一 个RSDP。这种结构的 唯 一 目的 就是提供 RSDT和 XSDT的 物理 地 址 。
根 系 统描述 表 （Root System Description Table (RSDT)）
- signature为RSDT
的 table，它跟随 在 一组指向其他系统描述表（system description tables）的 物理 指 针之后 。OS通 过跟随 RSDP结构中 的 指 针来定位 RSDT。
状 态
[编辑]全局 状 态（Global System States，G-State）
[编辑]ACPI规范
- G0(S0)
正常 工作 状 态：计算机 的 正常 工作 状 态-操作 系 统和应用程 序 都 在 运行。CPU执行指令 。在 这个状 态下(即 没 有 进入G1睡眠 )，CPU、硬 盘、光 碟機等 设备可 以进入 節 能 狀態 （如裝置 和 處理 器 效能 狀態 P-State、裝置 電源 狀態 D-State、處理 器 電源 狀態 C-State）或 從 節 能 狀態 恢復 。 - G1
睡眠 细分为从S0ix到 S4等 幾 種 状 态。Linux內核的 /sys/power/state檔案中 對應 的 關 鍵 字 與 狀態 : standby(S1), mem(S3), disk(S4)。在 Windows中 可用 powercfg /a命令 列 出平 台 支援 的 ACPI G1狀態 。- S0ix：Modern Standby。
只 有 BIOS、作業 系統 和 所有 的 硬 件 都 支援 S0ix才能 使用 Modern Standby[3]。S0ix與 S3不 相 容 。 - S1：
最 耗电的 睡眠 模 式 。CPU的 所有 寄 存 器 被 刷新 ，并且CPU停止 执行指令 。CPU和 内 存 的 电源被 維持 。这种模 式 通常 叫 Power on Suspend或 者 叫 做POS。老 式 的 电脑对S1支持 可能 比 S3好 。 - S2：
一種 比 S1更 深 的 睡眠 状 态，停止 CPU的 電源 供應 。然 而，这种模 式 通常 并不被 采 用 。 - S3 ：
又 稱 為 Suspend to RAM或 STR，在 Windows XP以后的 Windows版本 和 一 些Linux发行版 中 叫 做"待 机 (Standby)"，在 Windows Vista和 Mac OS X则叫做"睡眠 (Sleep)"。在 这个状 态下，RAM是 唯 一的有电源供應的元件。S3的 恢复的 过程比 S4快 。如果S3睡眠 過程 中斷 電 ，則 所有 儲 存在 RAM中 的 資料 將 遺失 。S3是 筆記 型 電腦 最 常用 的 睡眠 模 式 。 - S4：
在 Windows中 叫 休眠 ，在 Mac OS X中 叫 作 安全 睡眠 ，也稱為 Suspend to Disk。在 这个状 态下，所有 内 存 的 内容 被 储存在 硬 盘，儲 存 操作 系 统当前 的 状 态。S4和 S3之 间的差 异是：S4消耗 的 時間 較S3長 ；S3状 态下的 时候如果系統 斷 電 ，則 所有 RAM上 的 数 据 就会丢失，包括 所有 的 没 有 保存 的 文 档，而在S4状 态下则没有 影 响。S4和 "S1-S3"状 态有很大不同 ，更 类似G2Soft Off状 态和G3 Mechanical Off状 态。在 S4状 态下的 系 统同样可进入G3(Mechanical Off)状 态，并且保留 S4时候的 状 态信息 。在 Windows中 可用 powercfg命令 的 /h開 關 設定 Windows的 休眠 功 能 。
- S0ix：Modern Standby。
- G2（S5）Soft Off--G2，S5，
和 Soft Off都 是 相 同 的 叫 法 。G2和 G3Mechanical Off几乎是 相 同 的 ，但 有 些部件 仍然带电，使 计算机 仍然可 以被键盘、时钟（RTC）、數 據 機 、LAN、USB等 设备所 唤醒。[4]在 启动系 统从G2恢复到G0正常 工作 模 式 的 过程中 ，无论是 G3 Mechanical Off还是G2都 得 运行启动程 式 来 启动操作 系 统。
此外，
- G3（S6）Mechanical Off--G3，S6，
和 Mechanical Off都 是 相 同 的 叫 法 。即 全部 件 斷 電 ，在 這種情況 下 只 能 從 開 機 鍵 喚醒。
（
设备电源状 态(Device Power State)
[编辑]电源
设备
设备驱动（Device driver），让设备恢复到D0，驱动
设备
- D0 Fully-On
是 （正常 ）工作 状 态，电源消耗 量 最多 ，设备是 完全 被 響 應 的 ，并且设备保留 了 全部 的 设备状 态/环境。 - D1
和 D2是 中 间电源 状 态，它的定 义根据 设备的 不同 而有所 不同 。 - D3 Off
是 设备电源关闭所以 对总线来说是没 有 相 应的。设备状 态/环境全部 丢失，操作 系 统会 重 新 初 始 化 设备当 重 新 给它加 电的时候。这个状 态下的 设备恢复到D0相 比 之 下 需要 最 长的时间。
| 设备 |
电源 |
驱动 | |
|---|---|---|---|
| D1 | D0>D1>D2>D3 | >D2 | <D2 |
| D2 | D0>D1>D2>D3 | <D1 | >D1 |
| D3 - Off | 0 |
处理器 电源状 态(Processor Power State)
[编辑]处理
- C0
是正 常 工作 状 态，当 处理器 处于这种状 态下的 时候，它能正常 处理指令 。 - C1（
通常 称 为Halt），拥有最短 的 唤醒时间，这个延 时必须短到 操作 系 统软件 使用 CPU的 时候不 会 考 虑到唤醒时间方面 的 因 素 。一 些处理 器 ，比 如Pentium 4、酷 睿，支持 C1E（Enhanced C1 state）。 - C2 (
通常 称 为Stop-Clock)，这个状 态下处理器 维持着 所有 的 软件所 见的状 态信息 ，但 是 需要 更 长的时间来 恢复到C0。这个状 态下情 况最坏的硬 件 唤醒时间是 由 ACPI固 件 提供 ，并且操作 系 统可 以利用 这些信 息 来 决定是 采 用 C1而不是 C2状 态，C2比 C1更 省 电。 - C3 (
通常 称 为Sleep)，相 比 C1和 C2更 省 电了。这个状 态下情 况最坏的硬 件 唤醒时间是 由 ACPI固 件 提供 ，并且操作 系 统可以利用 这些信 息 来 决定是 采 用 C2而不是 C3状 态，当 处于C3状 态时，处理器 缓存保留 了 所有 的 状 态信息 ，但 是 忽 略 所有 的 侦听。操作 系 统负责保证缓存 数 据 的 一致 性 。 附加 的 C-State由 處理 器 廠 商 來 定義 ，如Intel Haswell處理 器 最多 有 C10。
设备和 处理器 性能 状 态（Device and Processor Performance States）
[编辑]设备
- P0
状 态，使用 最大 性能 并且消耗 的 电能最多 。 - P1
状 态，性能 比 前者 要 小 ，但 是 消耗 电能也相应少一 些。 - Pn
状 态，n是 的 大小 是 依 赖于处理器 和 设备的 ，处理器 和 设备可 以定一个任意的不超过16的 数字 。
这个
參 見
[编辑]参考 文献
[编辑]- ^ What is ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)? - Definition from WhatIs.com. SearchWindowsServer. [2020-09-18]. （
原始 内容 存 档于2019-05-15） （英 语）. - ^ ACPI Device Tree - Representation of ACPI Namespace — The Linux Kernel documentation. www.kernel.org. [2020-09-18]. （
原始 内容 存 档于2020-08-05）. - ^
新式 待命 . docs.microsoft.com. [2020-03-20]. （原始 内容 存 档于2022-04-23） （中 文 （繁 體 ））. - ^ Aram Kananov » How To: ACPI Suspend to RAM on Dell Latitude D800 with Fedora Core 3 互联网档
案 馆的 存 檔，存 档日期 2008-10-02.