Управление питанием
Все материнские платы стандартов ATX и BTX поддерживают программный доступ к функциям управления питанием. Это позволяет, в частности, автоматически включать и выключать питание, переводить компьютер в энергосберегающие режимы, управлять пробуждением компьютера от внешних сигналов от периферии.
APM
Расширенное управление питанием (APM — Advanced Power Management) разрабатывалось с целью сокращения потребления энергии компьютером в режиме простоя. В BIOS задаются несколько состояний пониженного энергопотребления, и указывается время бездействия, по прошествии которого они будут активированы. Причем доступ к функциям APM имеет и операционная система: она также может перевести компьютер в то или иное состояние. В настоящее время APM уже практически не используется, ему на смену пришел более совершенный интерфейс расширенного конфигурирования и управления питанием (ACPI — Advanced Configuration and Power Interface).
Активность устройств
Время бездействия компьютера определяется путем слежения за активностью отдельных компонентов. При этом вам предоставляется возможность указать устройства, при работе которых компьютер не должен переводиться в энергосберегающий режим средствами BIOS.
ACPI
Современный компьютер трудно представить без программного доступа к функциям управления питанием, позволяющим, в частности, автоматически включать и выключать питание, переводить компьютер в энергосберегающие режимы, управлять его пробуждением. За это отвечает интерфейс расширенного конфигурирования и управления питанием (ACPI — Advanced Configuration and Power Interface).
Включение и выключение
Любая современная версия BIOS имеет в своем составе опции, задающие поведение кнопки включения питания на системном блоке. Нередко встречается возможность сконфигурировать и индикатор питания. Вы можете указать поведение компьютера после сбоя электропитания — должен ли он автоматически включиться после восстановления напряжения в электросети, остаться в выключенном состоянии или вернуться к состоянию, имевшемуся в момент пропадания напряжения в электросети.
Пробуждение
Как уже говорилось, материнские платы ATX и BTX поддерживают автоматическое управление питанием. Это позволяет, в частности, пробудить (или включить) компьютер при активности того или иного устройства. Например, сетевая карта, если она поддерживает технологию Wake-on-LAN, позволяет включить питание компьютера и выполнить загрузку операционной системы при приходе по сети так называемого «магического» пакета (Magic Packet), что может быть полезно при плановом обслуживании компьютеров в ночное время (поиск вирусов, архивирование данных).
Состояние завершения работы системы S5
Состояние питания системы S5 — это состояние завершения работы или выключения. Как и система в спящем состоянии (от S1 до S4), система в S5 не выполняет никаких вычислительных задач и, как представляется, отключена. Однако, в отличие от S1–S4, система в S5 не сохраняет состояние памяти.
В состоянии S4 компьютер может перезагрузить из файла гибернации; для перезапуска из состояния S5 требуется перезагрузка системы.
State S5 имеет следующие характеристики:
| Энергопотребление | Выкл., за исключением просачиваться на устройства, например кнопку питания. |
| Возобновление работы программного обеспечения | При пробуждении требуется загрузка. |
| Задержка оборудования | Длинный и неопределенный. Только физическое взаимодействие, например нажатие пользователем кнопки ВКЛЮЧЕНО, возвращает систему в рабочее состояние. BIOS также может пробуждаться от таймера возобновления, если система настроена таким образом. |
| Контекст оборудования системы | Не сохраняется. |
Сравнение состояний питания системы и дополнительные сведения о S5 см. в разделе Состояния питания системы.
Сведения о S1-S4 см. в разделе Спящие состояния системы.
Совместная работа с нами на GitHub
Источник этого содержимого можно найти на GitHub, где также можно создавать и просматривать проблемы и запросы на вытягивание. Дополнительные сведения см. в нашем руководстве для участников.
Windows driver documentation
что такое s5 в биос
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.
Стандарты ACPI.
ACPI предоставляет глобальный механизм наблюдения за системными событиями, такими изменение температурной политики, изменение статуса энергопотребления, подсоединение или отсоединение различных устройств, и т.д. (System Events). Кроме этого, ACPI позволяет гибко настраивать, как система должна реагировать на эти события. При простаивании системы, ACPI позволяет переводить процессор в энергосберегающий режим, и выводить его из этого режима в случае необходимости (Processor Power Management). ACPI имеет в виду четыре основных состояния ПК: G0 — обычное рабочее состояние; G1 — suspend, спящий режим; G2-soft-off — режим, когда питание отключено, но блок питания находится под напряжением, и ПК готов включиться в любой момент; G3 — mechanical off — питание отключено полностью.
Состояния процессора Cx определяют энергопотребление процессора и термическое регулирование в пределах глобального состояния системы G0. Состояния Cx обладают специфическим входом и кратко определены ниже.
Состояние C0. В этом состоянии процессор выбирает и выполняет инструкции, реагирует на события, вызывающие прерывания.
Состояние C1. Это состояние процессора (Auto-Halt) имеет самое низкое время ожидания. Аппаратное время ожидания в этом состоянии таково, что операционная система не рассматривает время ожидания как реальный аспект. Помимо установки процессора в состоянии пониженного потребления электропитания, это состояние не имеет других видимых для программы эффектов.
Состояние C2. Состояние процессора C2 (Stop Grant/Sleep) обеспечивает большую экономию энергопотребления, чем в состоянии C1. Большее аппаратное время ожидания для этого состояния реализуется через системные микропрограммы ACPI и операционное программное обеспечение, которое может использовать эту информацию, чтобы определить, когда состояние C1 должно быть использовано вместо состояния C2. Помимо установки части процессора в неактивное состояние, это состояние не имеет других программно-видимых эффектов.
Состояние C3. 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 определиться, 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.
Состояния энергопотребления устройств Dx зависят от специфики устройства, и они обычно невидимы пользователю. Некоторые из устройств могут быть в состоянии «Off» даже если система в целом находится в рабочем состоянии (в состоянии «Working»). Состояния устройства могут относиться к любому устройству на любом интерфейсе и обычно определяются с помощью четырех главных критериев:
1. Потребление электропитания.
2. Контекст устройства. Сколько контекстов устройства поддерживается аппаратными средствами. Средства ответственные за восстановление любого потерянного контекста устройства (это может быть сделано, например, посредством сброса устройства).
3. Привод активизации устройства (что должно сделать устройство для восстановления полной работоспособности).
4. Время восстановления, т.е. сколько времени требуется для восстановления полной работоспособности устройства.
Состояния устройств D0, D1, D2, D3 приведенные ниже являются обобщенными, и часть из них могут не поддерживаться конкретными устройствами.
Состояние D3 Off. Питание полностью отключено от устройства. Контекст устройства потерян, когда произошел переход устройства в это состояние, так что программное обеспечение OS инициализирует его вновь, когда на устройство будет подано электропитание. Устройства в этом состоянии не декодируют адреса и имеют самое длительное время восстановления. Все классы устройств определяют это состояние.
Состояние D2. D2 Device State определено каждым классом устройства. Многие классы устройств не могут определять D2. В общих чертах, в D2 ожидается более экономное потребление электропитания и сохраняет меньший контекст устройства, чем в состоянии D1 или D0. Интерфейсы в D2 могут заставить устройство потерять некоторый контекст (например, заставляя устройство уменьшить энергопотребление путем выключения некоторых функций).
Состояние D1. D1 Device State определено каждым классом устройства, некоторые классы устройств не определяют D1. В общих чертах, D1 снижает потребляемую мощность и сохраняет больший контекст устройства, чем в D2.
Состояние D0 Fully-On. Это состояние принято, для определения самого верхнего уровня потребления электроэнергии. Устройство — полностью активно и всегда готово к работе, и непрерывно поддерживает полный контекст устройства.
Устройство часто имеет в пределах данного состояния другие режимы энергосбережения. Устройства могут использовать эти способы, и могут автоматически переключаться между этими способами, не нарушая правила течения Dx. Способы не прозрачные для программного обеспечения не могут включаться автоматически в аппаратных средствах, устройство управления должно дать команду устройству, чтобы использовать эти способы.
Еще одна функция ACPI (Battery Management) контролирует заряд батарей в мобильных компьютерах, рассчитывает, сколько времени система сможет поработать на этом заряде, предупреждает пользователя о необходимости перезарядить батареи. Кроме этого, ACPI требует от батарей поддержки Smart Battery, что позволяет ОС контролировать работу батарей через CMBatt (Control Method Battery) интерфейс.
Кроме контроля питания, ACPI предоставляет возможность контролировать и управлять температурой различных компонентов системы (Thermal Management). Для этого используются датчики температуры, и так называемые тепловые зоны. ACPI предоставляет стандартный интерфейс для работы с встроенным контролером (Embedded Controller). Этот контроллер управляет такими устройствами как, например, мышь и клавиатура. ACPI предоставляет стандартный интерфейс взаимодействия программного и аппаратного обеспечения с SMBus (System Management Bus Controller). Что, в свою очередь, позволяет OEM производителям предоставлять возможность ОС использовать особенности их продуктов в полной мере.
Для упорядочения этих процессов, существует три состояния, в котором может пребывать система:
Working — система в работе, все устройства находятся в нормальном рабочем режиме, и доступны немедленно.
Sleeping — система не работает, потребление энергии сильно снижено, но система может перейти в рабочий режим в очень короткий промежуток времени.
Soft Off — система не работает, потребление энергии минимально, переход в рабочий режим потребует полного цикла загрузки BIOS и OC.
Таким образом, система должна легко переходить из одного состояния в другое либо по требованию пользователя, либо по требованию программного или аппаратного обеспечения. Компьютер, полностью поддерживающий ACPI, способен самостоятельно принимать/отправлять факсы и электронную почту, он способен самостоятельно включаться и реагировать на изменение каких-либо внешних условий, зарегистрированных одним из подключенных к системе датчиков, и т.д.
Кроме этого, если человеку необходимо отойти от рабочего места на незначительное время, он может перевести машину в Sleep режим, и по возвращению получить полностью рабочую машину, с уже открытыми приложениями и документами, над которыми он работал, за несколько секунд, без длительного ожидания пока система загрузится. Для этого служит функция Standby, которая стала стандартной для всех современных ОС. Выход из Standby возможен по нажатию клавиши мыши, по движению мыши, по нажатию кнопки на клавиатуре и ещё ряду факторов. Определяется это, как правило, в BIOS (раздел Power options). Переход в Standby обычно производится выбором соответствующего пункта из меню появляющегося при выключении машины. Кроме этого, в последнее время появляется всё больше корпусов, имеющих кнопку Sleep, которая позволяет вводить/выводить систему в энергосберегающий режим одним нажатием. Хотя далеко не все корпуса обладают подобной функцией, но благодаря гибкости, которую предоставляет ACPI, для управления системой Windows можно, например, запрограммировать кнопку включения питания (а она есть на всех корпусах), чтобы машина переходила в Standby при нажатии на неё. Основной целью технологии было убрать задержки при включении и выключении компьютера, позволить обслуживающим приложениям, таким как дефрагментация диска или проверка на вирусы выполняться в то время, когда компьютер выключен, и вообще, улучшить общую картину энергопотребления ПК.
Стандарты ACPI
Стандарт ACPI 1.0. (Intel Corporation, Compaq Computer Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Limited и Toshiba Corporation). ACPI 1,0 обеспечивает поддержку режимов Full-on, Stop Grant, Suspend to RAM, Suspend to Disk, and Soft-off power management states. Система управления энергосбережением памяти использует команду PDE (Power-down entry). Эта команда энергосбережения вводится с помощью сигнала СКЕ. Сигналы СКЕ0, СКЕ1, Clock Enables — их высокий уровень используется для разрешения синхронизации банков микросхем памяти. Низкий уровень сигналов переводит микросхемы в режим пониженного потребления и саморегенерации (self refresh). Функция STR (Suspend to RAM) — это одна из важнейших функций интерфейса ACPI и технологии OnNow, которая позволяет компьютерной системе «засыпать», сохранив текущее состояние в оперативной памяти. При «пробуждении» (от клавиатуры, мыши, модема, локальной сети, таймера — по выбору пользователя) практически мгновенно происходит восстановление работоспособности. Функция STR обеспечивается определенными аппаратными решениями и поддержкой со стороны BIOS. Стандартом ACPI 1.0 предусмотрены следующие состояния и возможности:
— обеспечивается поддержка технологии контролирующей питание процессора “Intel® SpeedStep™ technology”;
— поддержка технологии PCI CLKRUN#;
— ACPI Power Management Timer;
— поддержка PCI PME#;
— все доступные программе регистры восстанавливаются при возвращении из состояния «suspend»;
— поддержка управления питанием APM для функций не реализованных ACPI.
Стандарт ACPI 2.0 предусматривает следующие состояния и возможности:
— обеспечивается поддержка технологии контролирующей питание процессора “Intel® SpeedStep™ technology” и Deeper Sleep;
— поддержка технологии PCI CLKRUN#;
— ACPI Power Management Timer;
— поддержка PCI PME#;
— все доступные программе регистры восстанавливаются при возвращении из состояния «suspend»;
— поддержка управления питанием APM для функций не реализованных ACPI.
Стандарт ACPI 3.0a предусматривает следующие основные состояния и возможности:
— С0, C1, S0, S1, S3 — S5;
— ACPI Power Management Timer
— поддержка PCI PME#;
— поддержка технологии PCI CLKRUN#;
— все доступные программе регистры восстанавливаются при возвращении из состояния «suspend»;
— поддержка управления питанием APM для функций не реализованных ACPI;
— — обеспечивается поддержка технологии контролирующей питание процессора “Intel® SpeedStep™ technology” и Deeper Sleep;
— поддержка Thermal Management 2 (TM2).
Стандарт ACPI 3.0b предусматривает следующие основные состояния и возможности:
— С0 и C1,C2, S0, S1, S3 — S5;
— ACPI 24-bit Power Management Timer
— обеспечивается поддержка технологии контролирующей питание и температуру процессора;
— обеспечивается поддержка технологии контролирующей питание процессора “Intel® SpeedStep™ technology” и Deeper Sleep;
поддержка PCI PME#;
— поддержка технологии PCI CLKRUN#;
— генерация SMI# и SCI;
— все доступные программе регистры восстанавливаются при возвращении из состояния «suspend»;
— поддержка управления питанием APM для функций не реализованных ACPI;
— поддержка Thermal Management 2 (TM2).
— PCI Express Link States: L0, L0s, L1, L2/L3 Ready, и L3.
— процессор и МСН устанавливают пониженное напряжение VTT (S3-Cold).