Πώς είναι ο υπολογιστής μου ικανός να επανεκκινήσει τον εαυτό του;

Είναι μια τόσο συνηθισμένη δραστηριότητα που οι περισσότεροι από εμάς πιθανότατα δεν σταμάτησαν να σκεφτούν ακόμη και αυτό: την αυτόματη επανεκκίνηση. Είτε το χρήστη είτε η εφαρμογή ξεκίνησε, τι ακριβώς συμβαίνει όταν ο υπολογιστής σας ασκεί τη δική του ενέργεια?

Η σημερινή συνάντηση ερωτήσεων και απαντήσεων έρχεται σε επαφή με τον εαυτό μας με το SuperUser - μια υποδιαίρεση του Stack Exchange, μια κοινοτική μονάδα δίσκου των ιστότοπων ερωτήσεων & απαντήσεων.

Το ερώτημα

Ο αναγνώστης SuperUser Seth Carnegie αναρωτιέται για τη διαχείριση της ισχύος του υπολογιστή:

Πώς μπορεί να γίνει επανεκκίνηση του υπολογιστή; Αφού είναι μακριά, πώς λέει να επανέλθει ξανά; Τι είδους λογισμικό μπορεί να το κάνει αυτό?

Πόσο πράγματι; Ποιος συνδυασμός μαγικού λογισμικού / υλικού το κάνει να συμβεί?

Η απάντηση

Ο συνεργάτης του SuperUser Jcrawfordor προσφέρει συγχρόνως μια συνοπτική και λεπτομερή απάντηση στην ερώτηση που αντιμετωπίζει περισσότερο από επαρκώς την ερώτηση:

Το πάρα πολύ καιρό δεν το διάβασε απάντηση: Οι καταστάσεις ισχύος στον υπολογιστή σας ελέγχονται από την εφαρμογή του ACPI (προηγμένη διαμόρφωση και διεπαφή ισχύος). Στο τέλος μιας διαδικασίας τερματισμού λειτουργίας, το λειτουργικό σας σύστημα ορίζει μια εντολή ACPI που υποδεικνύει ότι ο υπολογιστής πρέπει να επανεκκινήσει. Σε απόκριση, η μητρική πλακέτα επαναφέρει όλα τα στοιχεία χρησιμοποιώντας τις αντίστοιχες εντολές επαναφοράς ή γραμμές και στη συνέχεια ακολουθεί τη διαδικασία bootstrap. Η μητρική πλακέτα ποτέ δεν σβήνει, απλά επαναφέρει τα διάφορα εξαρτήματα και στη συνέχεια συμπεριφέρεται σαν να πιέστηκε το κουμπί λειτουργίας.

Πολύ καιρό, αλλά (κατά τη γνώμη μου) πιο ενδιαφέρουσα απάντηση:

Soft Power και πώς λειτουργεί

Στις παλιές μέρες (καλά, εντάξει, σε έναν φοιτητή όπως εγώ τη δεκαετία του '90 ήταν πολύ καιρό πριν), είχαμε AT (Advanced Technology) μητρικές με AT power διαχείριση. Το σύστημα ισχύος AT ήταν πολύ, πολύ απλό. Το κουμπί τροφοδοσίας στον υπολογιστή σας ήταν μια εναλλαγή υλικού (πιθανώς στο πίσω μέρος της θήκης) και η είσοδος 120vac πήγε κατευθείαν μέσα από αυτό. Έγινε φυσική ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της τροφοδοσίας και όταν ο διακόπτης ήταν στη θέση Off, όλα στον υπολογιστή σας ήταν εντελώς νεκρά (αυτό έκανε τη μπαταρία CMOS πολύ σημαντική, διότι χωρίς αυτήν δεν υπήρχε τροφοδοτικό για να κρατήσει το υλικό ρολογιού). Επειδή ο διακόπτης τροφοδοσίας ήταν ένας φυσικός μηχανισμός, δεν υπήρχε κανένας τρόπος λογισμικού για να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία. Τα Windows θα έδειχναν το διάσημο μήνυμα "Είναι τώρα ασφαλές να απενεργοποιήσετε τον υπολογιστή σας" επειδή, αν και όλα ήταν παρκαρισμένα και έτοιμα να απενεργοποιηθούν, δεν ήταν δυνατό για το λειτουργικό σύστημα να γυρίσει τον διακόπτη. Αυτή η διαμόρφωση αναφέρεται μερικές φορές ως σκληρή ενέργεια, γιατί είναι όλο το υλικό.

Σήμερα τα πράγματα είναι διαφορετικά, εξαιτίας των θαυμάτων των motherboard και του ATX Ισχύ ATX (αυτή είναι η Advanced Technology eXtended αν παρακολουθείτε). Μαζί με μια σειρά από άλλες προόδους (mini-DIN PS / 2, καθένας;), ATX έφερε ήπια δύναμη. Η μαλακή ισχύς σημαίνει ότι η τροφοδοσία στον υπολογιστή μπορεί να ελεγχθεί από λογισμικό. Αυτό έφερε μερικές αλλαγές στις εισαγωγές:

• Τροφοδοσία σε κατάσταση αναμονής: μπορεί να έχετε δει μια φίσα "5v SB" ή "5v αναμονή" που φέρει ετικέτα στις ακίδες τροφοδοσίας. ο τροφοδοσίας σε αναμονή είναι μια γραμμή 5v στη μητρική πλακέτα που είναι πάντα ενεργοποιημένη, ακόμα και όταν ο υπολογιστής είναι απενεργοποιημένος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να αποσυνδέετε ή να απενεργοποιείτε έναν σκληρό διακόπτη PSU (εάν υπάρχει) κατά τη συντήρηση σύγχρονων υπολογιστών, διότι ακόμα και όταν είναι εκτός λειτουργίας θα μπορούσατε ενδεχομένως να διακόψετε το 5v SB και να καταστρέψετε τη μητρική πλακέτα. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο οι μπαταρίες CMOS δεν είναι πια τόσο σημαντικές - το 5v SB χρησιμοποιείται για την αντικατάσταση της μπαταρίας CMOS κάθε φορά που το τροφοδοτικό έχει τροφοδοσία ρεύματος, οπότε η μπαταρία CMOS χρησιμοποιείται μόνο όταν αποσυνδέετε πλήρως τον υπολογιστή. Η γραμμή 5v SB επιτρέπει στα εξαρτήματα του υπολογιστή σας (κυρίως στο BIOS και στους προσαρμογείς δικτύου) να συνεχίσουν να εκτελούν κάποιο απλό λογισμικό ακόμα και όταν ο υπολογιστής είναι απενεργοποιημένος.
• Έλεγχος ευφυούς τροφοδοτικού. Αν κοιτάξετε ένα pinout για την υποδοχή μητρικής πλακέτας (P1) του τροφοδοτικού, θα παρατηρήσετε δύο ακίδες που συνήθως φέρουν ετικέτα PS_ON και PS_RDY. Αυτά είναι για "τροφοδοσία ρεύματος" και "τροφοδοσία ετοιμότητας". Αν θέλετε να πειραματιστείτε, τραβήξτε μια τροφοδοσία ρεύματος όχι στον υπολογιστή, συνδέστε την και χτυπήστε προσεκτικά μια γείωση (ένα από τα μαύρα καλώδια) στη γραμμή PS_ON (το πράσινο σύρμα). Το τροφοδοτικό θα ανάψει ορατά, με τον ανεμιστήρα να περιστρέφεται. Τα εξαρτήματα της μητρικής πλακέτας που εκπέμπουν από + 5v SB ενεργοποιούν και απενεργοποιούν την παροχή ρεύματος συνδέοντας την τροφοδοσία με τον ακροδέκτη PS_ON. Επειδή υπάρχουν μερικοί πυκνωτές και άλλα εξαρτήματα στην τροφοδοσία που χρειάζονται μια στιγμή για να φορτιστούν, οι τάσεις από τις κύριες εξόδους τροφοδοσίας μπορεί να μην είναι σταθερές αμέσως μετά την ενεργοποίηση του PSU. Αυτός είναι ο σκοπός της κάρτας PS_RDY, ανάβει όταν η εσωτερική λογική του τροφοδοτικού καθορίζει ότι η παροχή ρεύματος είναι "έτοιμη" και παρέχει σταθερή ισχύ. Η μητρική πλακέτα περιμένει μέχρι το PS_RDY να συνεχίσει την εκκίνηση.

Επομένως, ο διακόπτης τροφοδοσίας δεν "ενεργοποιεί" πλέον τον υπολογιστή. Αντίθετα, συνδέεται με τους βασικούς ελεγκτές της μητρικής πλακέτας σας, οι οποίοι ανιχνεύουν ότι το κουμπί έχει πατηθεί και εκτελέσει διάφορα βήματα για να προετοιμάσει το σύστημα, συμπεριλαμβανομένης της ανάφλεξης του PS_ON έτσι ώστε να είναι διαθέσιμη η ισχύς. Το κουμπί τροφοδοσίας δεν είναι ο μόνος τρόπος για να ενεργοποιήσετε τη διαδικασία εκκίνησης, ενώ οι συσκευές στο διαύλου επέκτασης μπορούν επίσης να το κάνουν. Αυτό είναι σημαντικό επειδή οι προσαρμογείς δικτύου Ethernet παραμένουν στην πραγματικότητα όταν ο υπολογιστής σας είναι απενεργοποιημένος και ψάχνουν για ένα πολύ συγκεκριμένο πακέτο που αναφέρεται συχνά ως το "Magic πακέτο". Εάν ανιχνεύσουν αυτό το πακέτο που απευθύνεται στη διεύθυνση MAC τους, θα ενεργοποιήσουν τη διαδικασία εκκίνησης . Έτσι λειτουργεί το "Wake-on-LAN" (WoL). Το ρολόι μπορεί επίσης να ξεκινήσει μια εκκίνηση (τα περισσότερα BIOS σας επιτρέπουν να ορίσετε μια ώρα που ο υπολογιστής πρέπει να εκκινήσει κάθε μέρα) και οι συσκευές USB και FireWire μπορούν να ενεργοποιήσουν μια εκκίνηση, αν και δεν γνωρίζω καμία εφαρμογή αυτού του.

Κατανόηση του ελέγχου ισχύος

Λοιπόν, εξηγώ το πράγμα Soft Power και επειδή νομίζω ότι είναι ενδιαφέρον (πάντα ένας βασικός λόγος που εξηγώ τα πράγματα) και γιατί σας επιτρέπει να καταλάβετε πώς η ισχύς και η κατάσταση λειτουργίας / απενεργοποίησης του υπολογιστή σας ελέγχονται από το λογισμικό. Στους περισσότερους τρέχοντες υπολογιστές, αυτό το σύστημα λογισμικού είναι μια εφαρμογή του Σύνθετη διαμόρφωση και διασύνδεση ισχύος ή ACPI. Το ACPI είναι ένα τυποποιημένο ενιαίο σύστημα που επιτρέπει στο λογισμικό να ελέγχει το σύστημα τροφοδοσίας του υπολογιστή σας. Μπορεί να έχετε ακούσει για το ACPI states states. Ο βασικός μηχανισμός ελέγχου ισχύος είναι αυτές οι "καταστάσεις εξουσίας", το λειτουργικό σας σύστημα μεταβαίνει στις λειτουργίες τροφοδοσίας προετοιμάζοντας το διακόπτη (τις διαδικασίες απενεργοποίησης / αδρανοποίησης που συμβαίνουν πριν την εξουσία) και στη συνέχεια, . Οι καταστάσεις δύναμης μοιάζουν με αυτό:

• G0: Εργασία (κατάσταση "on" του υπολογιστή σας)
• G1: Ύπνος (οι καταστάσεις αναμονής του υπολογιστή σας, χωρισμένες σε υποκατηγορίες S)
  • S1: η ισχύς στη CPU και στη μνήμη RAM παραμένει ενεργοποιημένη, αλλά η CPU δεν εκτελεί εντολές. Οι περιφερειακές συσκευές σβήνονται.
  • S2: Η CPU έκλεισε, η μνήμη RAM διατηρήθηκε
  • S3: Όλα τα εξαρτήματα ενεργοποιούνται εκτός από τη μνήμη RAM και τις συσκευές που θα ενεργοποιήσουν ένα βιογραφικό σημείωμα (πληκτρολόγιο). Όταν ειδοποιείτε το λειτουργικό σας σύστημα για "ύπνο", θα σταματήσει τις διαδικασίες και στη συνέχεια θα τεθεί σε αυτή τη λειτουργία.
  • S4: Αδρανοποίηση. Απολύτως όλα είναι απενεργοποιημένα. Όταν ειδοποιείτε το λειτουργικό σας σύστημα για αδρανοποίηση, σταματά τις διαδικασίες, αποθηκεύει τα περιεχόμενα της μνήμης RAM στο δίσκο και στη συνέχεια εισέρχεται σε αυτήν τη λειτουργία.
• G2: Soft Off. αυτή είναι η κατάσταση "off" του υπολογιστή σας. Η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη σε όλα εκτός από συσκευές που μπορούν να ενεργοποιήσουν εκκίνηση.
• G3: Απενεργοποίηση μηχανικού.

Πώς γίνεται η επαναφορά

Θα παρατηρήσετε ότι η επανεκκίνηση δεν είναι μία από αυτές τις καταστάσεις. Τι συμβαίνει λοιπόν όταν ο υπολογιστής σας ξαναφορτώνεται; Η απάντηση μπορεί να είναι εκπληκτική, διότι από την άποψη της διαχείρισης ενέργειας είναι σχεδόν τίποτα. Υπάρχει μια εντολή επαναφοράς ACPI. Όταν λέτε στο λειτουργικό σας σύστημα την επανεκκίνηση, ακολουθεί την κανονική διαδικασία τερματισμού λειτουργίας (σταματά όλες τις διαδικασίες σας, εκτελεί λίγο συντήρηση, απομακρύνει τα συστήματα αρχείων κ.λπ.) και στη συνέχεια, ως τελικό βήμα, αντί να στείλει το μηχάνημα στην κατάσταση ισχύος G2 (όπως θα είχατε αν το είχατε απλώς πει στο Shut Down) θέτει την εντολή Επαναφορά. Αυτό γενικά αναφέρεται ως "μητρώο επαναφοράς", επειδή όπως και το μεγαλύτερο μέρος της διεπαφής ACPI είναι απλώς μια διεύθυνση στην οποία πρέπει να γράφεται μια συγκεκριμένη τιμή, προκειμένου να ζητηθεί επαναφορά. Θα αναφέρω την προδιαγραφή 2.0 για το τι κάνει:

Ο προαιρετικός μηχανισμός επαναφοράς ACPI καθορίζει έναν τυποποιημένο μηχανισμό που παρέχει πλήρη επαναφορά συστήματος. Όταν εφαρμοστεί, αυτός ο μηχανισμός πρέπει να επαναφέρει ολόκληρο το σύστημα. Αυτό περιλαμβάνει επεξεργαστές, λογική πυρήνα, όλα τα λεωφορεία και όλα τα περιφερειακά. Από τη σκοπιά της OSPM, η επιβεβαίωση του μηχανισμού επαναφοράς είναι το λογικό ισοδύναμο με το ποδήλατο ισχύος του μηχανήματος. Μόλις αποκτήσει τον έλεγχο μετά από μια επαναφορά, η OSPM θα εκτελέσει ενέργειες με τον ίδιο τρόπο σε μια κρύα εκκίνηση.

Έτσι, όταν ο μητρώο επαναφοράς έχει οριστεί, μερικά πράγματα συμβαίνουν σε σειρά.

• Όλες οι λογικές επαναφέρονται. Αυτό σημαίνει ότι στέλνετε τις αντίστοιχες εντολές επαναφοράς σε διάφορα κομμάτια υλικού, συμπεριλαμβανομένης της CPU, του ελεγκτή μνήμης, των περιφερειακών ελεγκτών κ.λπ. Στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό σημαίνει απλά να ανάβει ένα φυσικό καλώδιο RST, όπως εμφανίστηκε παραπάνω από το AndrejaKo.
• Ο υπολογιστής είναι στη συνέχεια bootstrapped. Αυτό είναι το "εκτελέστε ενέργειες με τον ίδιο τρόπο σε ένα κρύο boot" μέρος. Η μητρική πλακέτα εκτελεί τα ίδια βήματα όπως και αν η τροφοδοσία είχε μόλις γίνει έτοιμη μετά το πάτημα του κουμπιού τροφοδοσίας.

Το τελικό αποτέλεσμα αυτών των δύο βημάτων (τα οποία στην πραγματικότητα καταρρέουν σε πολύ περισσότερα βήματα) είναι ότι μοιάζει με τα πάντα όπως ακριβώς ο υπολογιστής που μόλις εκκίνησε, αλλά η ισχύς ήταν στην πραγματικότητα καθ 'όλη τη διάρκεια του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερος χρόνος για να κλείσετε και να ξεκινήσετε (αφού δεν χρειάζεται να περιμένετε να γίνει έτοιμος ο τροφοδοτικό) και, κατά συνέπεια, επιτρέπει την εκκίνηση της εκκίνησης από το κλείσιμο του λειτουργικού συστήματος. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί άλλη ενεργοποίηση εκκίνησης (WoL κ.λπ.) και σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε την επανεκκίνηση ως έναν αποτελεσματικό τρόπο επαναφοράς του συστήματος από απόσταση, όταν δεν έχετε τρόπο να ενεργοποιήσετε την εκκίνηση.

Αυτή ήταν μια μακρά απάντηση. Αλλά hey, ελπίζουμε ότι ξέρετε περισσότερα για τη διαχείριση της ισχύος του υπολογιστή τώρα. Σίγουρα έμαθα κάποια πράγματα που ερευνούν αυτό.