详解笔记本电源管理之ACPI篇

zbz0529

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现在把我所了解的有关笔记本电源管理方面的ACPI技术简单写写，供网友们参考，写得不全或有误，请补贴指正，多谢。
也许用过笔记本的人都有用过这样的功能：当你想离开笔记本电脑去做一些比较耗时的工作时，你通常都会让笔记本电脑进入待机模式（Standby）或休眠模式（Hibernation)，但是你知道这时候你的笔记本电脑什么元件正在工作？什么元件已经停止工作？不同状态的功耗是多少了吗？了解这些对于现在我们保护我们自己的爱机的元件寿命和都在提倡的节电和环保都有很多积极的意义，好了，废话少说进入正题：
   ACPI 是E文“Advanced Configuration and Power interface ”的缩写，是由 INTEL,MICROSOFT,TOSHIBA所共同制定的. 是为了在操作系统和硬件之间有一个共同的电源管理接口. 以改进以前在电源管理上由各别的厂商所制定的不统一接口.
  ACPI改善了原有的通过BIOS来进行电源管理的模式(APM),提供了一个比较优秀的电源管理模式和配置管理的接口规范.ACPI为从原有的硬件到ACPI兼容硬件之间进行有序的过渡提供了一种有效的方式,且它还允许在一台机器当中共存ACPI和APM管理机制,已备需要时使用.
另外,新的系统架构还突破了当前即插即用接口介面的局限性,对其进行了扩展.ACPI为原来的母板配置接口进行了改善,使其能够支持这些高级的系统架构并以更有效的状态运行.
  ACPI 由 Win98 及 WNT5.0 开始支持. 把电源管理的功能整合到操作系统中. 藉由统一的接口来控制所有硬件的电源操作. 从 Notebook 到桌上型和服务器均包含在此规格内，是操作系统直接进行电源管理(OSPM)中的关键. 

所有的状态可分为 G ( Global) , D ( Device ) , S ( Sleeping ) , C ( CPU ).
 
Global 是指所有系统. 又可分为：

G0 - Working 工作状态. 使用者程序可正常的执行. 但是设备可以动态分配它们自己的状态. 在没有用到此设备时. 此设备可进入其它非工作状态。该状态下，系统实时响应外部事件（该状态下，不能拆装机）

G1 - Sleeping 此状态下系统销耗较小的电源. 没有任何使用者的程序在执行.系统看起来就像在关机状态.因为此时显示屏幕是被关闭的. 只要有任何唤醒激活的事件传达进入系统即很快会回复到工作状态. （该状态下，不能拆装机）

G2/S5 - Soft Off 此状态下系统只保留非常少的电源. 没有任何使用者和操作系统的程序在执行. 这个状态下需要较长的时间来回复到工作状态. （该状态下，不能拆装机）

G3 - Mechanical Off 整个系统的电源均关闭. 没有任何电流通过系统. 系统只能重新打开电源供应器的开关来激活. 此状态下电源的消耗为零.

Global 状态摘要
系统状态           在运
                   行软件  唤醒时间  电源消耗   OS重启  安全拆装   电子方式退出状态
G0 - Working        YES     0        LARGE           NO      NO             YES
G1 - Sleeping       NO      >0       SMALL           NO      NO             YES
G2/S5 - Soft Off    NO      LONG     VERY NEAR0      YES     NO             YES
G3 - Mechanical Off NO      LONG     RTC BATTERY     YES     YES            NO



Device 是指一些设备. 例如调制解调器 , 硬盘, 光驱等. 又可分为：
   
D0 - Fully-On 正常工作下.

D1 可节省较少的功耗，仍然保持ACTIVE的设备功能较D2要多的多,该状态由设备本身所决定，有些设备不能进入D1 STATE。

D2 某些功能被关闭. 可省较多的电源. 该状态由设备本身所决定，有些设备不能进入D2 STATE。

D3 - Off 此状态下设备的电源完全被移出， 所以下次电源再一次被供应时需要操作系统重新再对这个设备作一次设定（此状态下设备不对地址线进行译码）该状态需要最长的唤醒时间，所有的设备都可以进入该状态。

Device 状态摘要
设备状态        电源消耗          设备活动功能       唤醒时间
D0 – Fully On  依据操作需要而定     All              None
D1              D0>D1>D2>D3          >D2              <D2
D2              D0>D1>D2>D3          <D1              >D1
D3 - Off          0                  None             需要完全初始化和重新加载



Sleeping 是指在 G1 下系统进入睡眠状态. 又可分为：
   
S0 - Full on 正常工作下，所有设备全开，功耗一般会超过80W

S1 – Sleeping（POS）Power on Suspend,浅休眠状态，在此状态下可很快的回复系统的运作, 系统（CPU OR CHIPSET）的内容均没有遗失.，但是CPU已经停止工作，其他的部件仍然正常工作，这时的功耗一般在30W以下。（其实有些CPU降温软件就是利用这种工作原理）

S2 - Sleeping 类似 S1 但是 CPU 和 Cache 的内容巳遗失. 系统回复后操作系统需要维护 CPU 和 Cache 的内容。这时CPU处于关闭状态，总线时钟也被关闭，但其余的设备仍然运转，唤醒事件发生后，首先由CPU 的reset信号开始动作。

S3 – Sleeping（STR） Suspend to RAM,除了内存的资料外其余 CPU , Cache , Chipset 的内容均遗失. 内存的内容由硬件维护，唤醒事件发生后，首先由CPU 的reset信号开始动作。这时的功耗不超过10W。

S4 - Sleeping（STD） Suspend to DISK,此状态有最低的功耗， 最长的唤醒时间，所有的设备均被关闭。系统主电源关闭，但是系统信息会存入硬盘，硬盘仍然带电并可以被唤醒。

S5 - Soft Off 即是G2 的状态，和 S4 类似。连电源在内的所有设备全部关闭，但操作系统不维护任何内容,该状态下需要一个完整彻底的启动过程来重新唤醒系统，BIOS使用一个不同的状态值来区分S4和S5两种状态唤醒时是否将需要从保存的内存镜像来启动。这时的功耗为0。


  CPU工作状态可分为 ：
  
C0 CPU 正常执行指令.

C1 有最低的唤醒时间. 在该状态下的硬件唤醒时间必须足够小，这样操作软件在决定是否使用该设备时可以完全忽略掉该状态下的硬件唤醒时间。除了将处理器置于一个非执行指令电源状态外且该状态下软件完全不受影响。

C2 较 C1 更节省功耗，该状态下有比C1稍长的唤醒时间，这是由ACPI系统固件所决定的，操作软件可以依据这个信息来决定CPU该在什么时候由C2状态进入C1状态。除了将处理器置于一个非执行指令电源状态外且该状态下软件完全不受影响。

C3 较 C1和C2节省更多功耗，该状态下的唤醒时间最长，. 这是由ACPI系统固件所决定的，操作软件可以依据这个信息来决定CPU该在什么时候由C3状态进入C2状态，在该状态下，处理器的缓存内容仍然保持，但是忽略任何侦听。操作软件负责保持缓存内容的一致性。