Cum este computerul meu capabil să se repornească?

Este o activitate atât de comună încât mulți dintre noi nu s-au oprit nici măcar să se gândească la asta: repornirea automată. Indiferent dacă este inițiat de utilizator sau de aplicație, ce se întâmplă exact când calculatorul își cicluște propria putere?

Sesiunea de întrebări și răspunsuri din ziua de azi vine de la amabilitatea programului SuperUser - o subdiviziune a Stack Exchange, o grupare de comunicații pe site-uri web Q & A.

Intrebarea

Cititorul de super-utilizare Seth Carnegie se întreabă despre managementul alimentării calculatorului:

Cum se poate reporni computerul? După ce este oprit, cum se spune să se întoarcă din nou? Ce fel de software este acela care poate face acest lucru?

Cât de mult? Ce combinație de magie software / hardware face să se întâmple?

Răspunsul

Contributorul SuperUser Jcrawfordor oferă atât un răspuns concis și detaliat la întrebarea care se adresează mai mult decât adecvat întrebării:

Prea mult timp, nu l-am citit: Stările de putere din computer sunt controlate de o implementare a ACPI (configurație avansată și interfață de alimentare). La sfârșitul procesului de închidere, sistemul dvs. de operare stabilește o comandă ACPI care indică faptul că computerul trebuie să repornească. Ca răspuns, placa de bază resetează toate componentele utilizând comenzile sau liniile respective de resetare, urmând apoi procesul de bootstrap. Placa de bază nu se oprește de fapt, ci doar resetează diferite componente și apoi se comportă ca și când butonul de alimentare a fost doar apăsat.

Lung și râs, dar (după părerea mea) răspuns mai interesant:

Soft Power și cum funcționează

În zilele vechi (bine, bine, la un colegiu ca mine în anii '90 a fost cu mult timp în urmă), am avut plăci de bază AT (Advanced Technology) cu Puterea AT de management. Sistemul de putere AT a fost foarte, foarte simplu. Butonul de alimentare de pe computer a fost o comutare hardware (probabil în partea din spate a casetei) și intrarea dvs. 120vac a trecut prin ea. A transformat fizic alimentarea și pornirea sursei de alimentare și când acest comutator se afla în poziția Off, totul din computer a fost complet mort (aceasta a făcut bateria CMOS foarte importantă, deoarece fără ea nu a existat nici o sursă de alimentare pentru a păstra hardware-ul tact). Deoarece comutatorul de alimentare a fost un mecanism fizic, nu a existat nici un fel de software pentru a porni și opri alimentarea. Windows ar arăta celebrul mesaj "Este acum sigur de a opri computerul", deoarece, deși totul era parcat și gata să se oprească, nu era posibil ca sistemul de operare să răstoarne întrerupătorul de alimentare. Această configurație a fost uneori menționată ca puterea puternică, pentru că este vorba de hardware.

În zilele noastre, lucrurile sunt diferite, datorită minunilor plăcilor de bază ATX și Puterea ATX (asta e tehnologia avansată eXtended dacă urmărești). Împreună cu o serie de alte progrese (mini-DIN PS / 2, oricine?), ATX a adus putere moale. Puterea slabă înseamnă că puterea calculatorului poate fi controlată prin software. Acest lucru a adus câteva schimbări de import:

• Puterea în așteptare: este posibil să fi văzut un conector "5v SB" sau "5v standby", etichetat în pinui de alimentare. alimentarea cu energie în standby este o linie de 5V pentru placa de bază care este mereu activă, chiar și atunci când computerul este oprit. De aceea este important să deconectați sau să dezactivați un întrerupător dur (dacă este prezent) atunci când deserviți computerele moderne, pentru că chiar și atunci când este oprit, ați putea să scurtcircuitați SB 5v și să deteriorați placa de bază. De aceea bateriile CMOS nu mai sunt la fel de importante - SB 5v este folosit pentru a înlocui bateria CMOS de fiecare dată când alimentarea cu energie electrică este alimentată de la rețea, astfel încât acumulatorul CMOS este utilizat numai când deconectați complet computerul. Linia 5V SB permite componentelor computerului dvs. (cel mai important BIOS-ul și adaptorii de rețea) să continue să ruleze un software simplu chiar și atunci când computerul este oprit.
• Control inteligent al alimentării cu energie electrică. Dacă vă uitați la un pinout pentru placa de bază a sursei de alimentare (P1), veți observa două pini tipic etichetați PS_ON și PS_RDY. Acestea reprezintă "alimentarea cu energie electrică" și "alimentarea cu energie electrică". Dacă doriți să experimentezeți, luați o sursă de alimentare, nu pe un computer, conectați-o și trageți cu atenție o linie de sol (unul dintre firele negre) pe linia PS_ON (firul verde). Alimentarea cu energie electrică se va aprinde vizibil, ventilatorul se va roti. Componentele plăcii de bază care rulează de la + 5V SB, transformă de fapt alimentarea cu energie electrică pornind și oprind prin conectarea la pinul PS_ON. Deoarece există unele condensatoare și alte componente din sursa de alimentare care necesită un moment de încărcare, tensiunile de la ieșirile principale ale sursei de alimentare nu pot fi stabile imediat după pornirea alimentatorului. Aceasta este ceea ce PS_RDY PIN-ul este pentru, se aprinde atunci când logica internă a alimentării cu energie determină că alimentarea este "gata" și va oferi o putere stabilă. Placa de baza asteapta pana cand PS_RDY va continua sa booteze.

Deci, comutatorul de alimentare nu mai "pornește" calculatorul. În schimb, este conectat la controlerele de bază ale plăcii de bază, care detectează faptul că butonul a fost apăsat și execută un număr de pași pentru pregătirea sistemului, inclusiv aprinderea PS_ON, astfel încât să fie disponibilă sursa de alimentare. Butonul de alimentare nu este singurul mod de a declanșa procesul de pornire, iar dispozitivele de pe magistrala de expansiune pot face acest lucru. Acest lucru este important deoarece adaptoarele dvs. de rețea Ethernet stau de fapt când computerul este oprit și căutați un pachet foarte specific denumit adesea "pachet de magie". Dacă detectează acest pachet adresat adresei lor MAC, acestea vor declanșa procesul de pornire . Acesta este modul în care funcționează "Wake-on-LAN" (WoL). De asemenea, ceasul poate iniția o pornire (majoritatea BIOS-ului vă permite să setați un timp pe care computerul ar trebui să îl pornească în fiecare zi), iar dispozitivele USB și FireWire pot declanșa un boot, deși nu cunosc nicio implementare a acestei.

Înțelegerea controlului puterii

Ei bine, eu explic lucrul Soft Power atât pentru că cred că este interesant (întotdeauna un motiv principal care explică lucrurile) și pentru că vă permite să înțelegeți cum puterea și starea de funcționare / deconectare a computerului sunt controlate de software. În majoritatea calculatoarelor actuale, acest sistem software este o implementare a sistemului Configurație avansată și interfață de alimentare, sau ACPI. ACPI este un sistem standardizat, unificat care permite software-ului să controleze sistemul de alimentare al computerului. S-ar putea să fi auzit de Stările de putere ACPI. Mecanismul de bază al controlului puterii este aceste "stări de putere", sistemul dvs. de operare trece prin modurile de alimentare, pregătindu-se pentru comutator (procesele de oprire / hibernare care apar înainte de a opri alimentarea) și apoi comandând placii de bază să comute starea de alimentare . Stările de putere arată astfel:

• G0: Lucrul (starea computerului este "on")
• G1: Sleeping (starea de standby a computerului, împărțită în substațiile S)
  • S1: puterea CPU și RAM rămâne activă, dar CPU nu execută instrucțiuni. Dispozitivele periferice sunt oprite.
  • S2: CPU oprit, RAM menținut
  • S3: Toate componentele sunt activate, cu excepția RAM-ului și a dispozitivelor care vor declanșa un CV (tastatură). Când spui sistemului tău de operare "Sleep", acesta va opri procesele și apoi va intra în acest mod.
  • S4: Hibernare. Absolut totul este oprit. Când spui sistemului de operare să hiberneze, oprește procesele, salvează conținutul RAM pe disc și apoi intră în acest mod.
• G2: Dezactivat. aceasta este starea computerului dvs. "off". Puterea este oprită la tot, cu excepția dispozitivelor care pot declanșa un boot.
• G3: Dezactivat mecanic.

Cum se întâmplă de fapt resetarea

Veți observa că repornirea nu este una dintre aceste stări. Deci, ce se întâmplă de fapt când computerul dvs. când se repornește? Răspunsul poate fi surprinzător, deoarece din perspectiva managementului puterii este aproape nimic. Există o comandă de resetare ACPI. Când vă spuneți sistemului de operare să repornească, acesta urmează procesul său normal de închidere (oprește toate procesele, efectuează o anumită operație de întreținere, desprinde sistemele de fișiere etc.) și apoi, ca ultim pas, în loc să trimită aparatul la starea de alimentare G2 (așa cum ar fi fost dacă i-ar fi spus pur și simplu să închidă) setarea comenzii Reset. Acest lucru este denumit în general "registrul de resetare", deoarece, la fel ca cea mai mare parte a interfeței ACPI, este doar o adresă la care trebuie scrisă o valoare specifică pentru a solicita o resetare. Voi cita specificația 2.0 cu privire la ceea ce face:

Mecanismul de resetare ACPI opțional specifică un mecanism standard care oferă o resetare completă a sistemului. Când este implementat, acest mecanism trebuie să resolve întregul sistem. Aceasta include procesoarele, logica de bază, toate autobuzele și toate perifericele. Din perspectiva OSPM, afirmarea mecanismului de resetare este echivalentul logic al ciclului de alimentare al mașinii. După obținerea controlului după o resetare, OSPM va efectua acțiuni la fel ca la un boot rece.

Deci, atunci când este setat registrul de resetare, câteva lucruri se întâmplă în ordine.

• Toate logica este resetată. Aceasta înseamnă trimiterea comenzilor respective de resetare la diferite biți de hardware, inclusiv CPU, controler de memorie, controale periferice etc. În majoritatea cazurilor acest lucru înseamnă pur și simplu aprinderea unui fir fizic RST, așa cum a apărut AndrejaKo sus.
• Computerul este apoi bootstrapped. Aceasta este "efectuarea de acțiuni în mod similar la o cizmă rece" parte. Placa de bază face aceleași pași ca în cazul în care sursa de alimentare tocmai a devenit gata după apăsarea butonului de alimentare.

Efectul final al acestor două etape (care de fapt se descompun într-un număr mult mai mare de pași) este că se pare că totul seamănă exact cu computerul încărcat, dar puterea a fost efectiv pe întreaga durată. Aceasta înseamnă mai puțin timp necesar pentru oprire și pornire (deoarece nu trebuie să așteptați ca alimentarea să devină gata) și, în mod important, permite declanșarea sistemului de pornire de la închiderea sistemului de operare. Aceasta înseamnă că un alt declanșator de pornire nu trebuie folosit (WoL etc) și vă permite să utilizați Reboot ca o modalitate eficientă de a reseta sistemul de la distanță, atunci când nu aveți o modalitate de a declanșa boot.

Acesta a fost un răspuns lung. Dar, hei, sperăm că știi mai multe despre managementul puterii computerelor acum. Am învățat cu siguranță că unele lucruri cercetează acest lucru.