Jak je počítač schopen se restartovat?

Je to taková běžná aktivita, kterou většina z nás pravděpodobně nikdy nezastavila, aby o tom přemýšlela: automatický restart. Nezáleží na tom, zda uživatel nebo aplikace iniciované, co se stane, když váš počítač cykluje vlastní sílu?

Dnešní zasedání Otázky a odpovědi se k nám přichází s laskavým svolením SuperUser - subdivize Stack Exchange, seskupení webových stránek Q & A.

Otázka

Reader SuperUser Seth Carnegie se zajímá o správu napájení počítače:

Jak se může počítač sám restartovat? Jakmile to vypne, jak se říká, že se znovu vrátí? Jaký druh softwaru to může udělat?

Jak skutečně? Jaká kombinace softwarového / hardwarového kouzla to dělá?

Odpověď

Příspěvek SuperUser Jcrawfordor nabízí jak kondenzovanou, tak podrobnou odpověď na otázku, která více než adekvátně řeší otázku:

Příliš dlouhý, nečetl jsem odpověď: Výkonové stavy v počítači jsou řízeny implementací rozhraní ACPI (pokročilá konfigurace a napájecí rozhraní). Na konci procesu vypnutí váš operační systém nastaví příkaz ACPI, který indikuje, že se počítač musí restartovat. V odezvě základní deska obnoví všechny součásti pomocí příslušných resetovacích příkazů nebo řádků a poté následuje proces bootstrap. Základní deska se ve skutečnosti nevypíná, pouze resetuje různé komponenty a pak se chová, jako kdyby bylo právě stisknuto tlačítko napájení.

Dlouhá a drobná, ale podle mého názoru zajímavější odpověď:

Soft Power a jak to funguje

V dávných dobách (dobře, dobře, na vysokoškolské studenty, jako jsem já v 90. letech, byl dávno), měli jsme AT (Advanced Technology) základní desky s Napájení AT řízení. Systém napájení AT byl velmi, velmi jednoduchý. Tlačítko napájení v počítači bylo hardware přepínač (pravděpodobně v zadní části skříně) a vstup 120vac prošel přes něj. Fyzicky jste zapnuli a vypnuli napájení a když byl tento vypínač v poloze Vypnuto, všechno v počítači bylo úplně mrtvé (to způsobilo, že baterie CMOS je velmi důležitá, protože bez něj nebylo žádné napájení, aby se hardware udržel hodinky). Vzhledem k tomu, že hlavní vypínač byl fyzický mechanismus, neexistoval žádný způsob, jak zapnout a vypnout napájení. Systém Windows by zobrazoval slavnou zprávu "Je nyní bezpečné vypnout počítač", protože i když bylo vše zaparkované a připraveno k vypnutí, nebylo možné, aby operační systém skutečně převrátil vypínač. Tato konfigurace byla někdy označována jako pevný výkon, protože to je všechno hardware.

V dnešní době se věci liší kvůli zázrakům základních desek ATX a Výkon ATX (to je Pokročilá technologie rozšířená, pokud sledujete). Spolu s řadou dalších pokroků (mini-DIN PS / 2, někdo?) Přinesl ATX lehká síla. Měkké napájení znamená, že napájení počítače lze řídit softwarem. To přineslo několik změn v importu:

Pohotovostní režim: můžete vidět konektor "5v SB" nebo "5v pohotovostní režim" označený v napájecích zdrojích napájení. The záložní napájení je 5V řádek na základní desce, která je vždy zapnutá, i když je počítač vypnutý. To je důvod, proč je při údržbě moderních počítačů důležité vypnout nebo vypnout hardwarový vypínač (pokud je k dispozici), protože i když je vypnutý, můžete potenciálně zkratovat SB 5v a poškodit základní desku. To je také důvod, proč baterie CMOS již nejsou tak důležité - 5V SB se používá k výměně baterie CMOS při každém napájení síťového napájení, takže baterie CMOS se používá pouze při úplném odpojení počítače. Řada 5v SB důležitě dovoluje komponentům vašeho počítače (nejdůležitější je BIOS a síťové adaptéry) pokračovat v běhu nějakého jednoduchého softwaru, i když je počítač vypnutý.
Inteligentní řízení napájení. Pokud se podíváte na pinout konektoru napájecího napájecího konektoru (P1), uvidíte dva kolíky, které jsou typicky označeny PS_ON a PS_RDY. Jedná se o "přívod napájení" a "napájení je připraveno". Pokud chcete experimentovat, přemístěte napájecí zdroj do počítače, zapojte jej a opatrně zkratujte zemní linku (jeden z černých vodičů) na řádek PS_ON (zelený vodič). Napájení se zřetelně zapne a ventilátor se otáčí. Komponenty základní desky vycházející z + 5V SB skutečně zapínají a vypínají napájení připojením napájení k pinu PS_ON. Protože jsou v napájecím zdroji několik kondenzátorů a dalších součástí, které se na chvíli nabíjejí, napětí z hlavních výstupů napájecího zdroje nemusí být stabilní ihned po zapnutí napájecího zdroje. To je to, o čem je pin PS_RDY, se rozsvítí, když interní logika napájecího zdroje určuje, že napájecí zdroj je "připravený" a zajistí stabilní výkon. Základní deska čeká, dokud bude PS_RDY pokračovat v bootování.

Takže Váš vypínač již "nezapne" počítač. Místo toho je připojen k základním řídicím jednotkám základní desky, které zjistí, že bylo tlačítko stisknuto, a provedli řadu kroků k přípravě systému včetně zapnutí PS_ON tak, aby bylo k dispozici napájení. Tlačítko napájení není jediným způsobem, jak spouštět proces spouštění, ale také zařízení na vaší expanzní sběrnici. To je důležité, protože síťové adaptéry ethernetu zůstanou v době, kdy je počítač vypnutý, a hledají velmi specifický paket, často označovaný jako "Magic paket". Pokud zjistí tento paket adresovaný jejich MAC adresy, spustí proces spouštění . Tak funguje Wake-on-LAN (WoL). Hodiny mohou také spustit spouštění (většina systému BIOS vám umožňuje nastavit čas, kdy by měl počítač spouštět každý den) a zařízení USB a FireWire mohou spouštět spoušť, ačkoliv si nejsem vědom žádné implementace tohoto.

Porozumění řízení výkonu

Dobře, vysvětlím to Soft Power, a to jak proto, že si myslím, že je to zajímavé (vždycky je to klíčový důvod, proč vysvětlím věci), a protože vám dovoluje porozumět tomu, jak jsou napájení a stav vypnutí počítače řízeny softwarem. Ve většině současných počítačů je tento softwarový systém implementací Rozšířené konfigurační a napájecí rozhraní nebo rozhraní ACPI. ACPI je standardizovaný, jednotný systém umožňující software řídit napájení vašeho počítače. Možná jste o tom slyšeli Stavy napájení ACPI. Základním mechanismem řízení výkonu jsou tyto "stavy napájení", váš operační systém přepíná režimy napájení tím, že se připravuje na přepnutí (procesy vypnutí / hibernace, které se vyskytují před vypnutím napájení) a poté povolují základní desce přepínat stav napájení . Stav napájení vypadá takto:

G0: Práce (stav počítače je "zapnuto")
G1: Spánek (stav pohotovosti počítače, rozdělen na podstata S)
- S1: napájení CPU a paměti RAM zůstane zapnuté, CPU však nevykonává pokyny. Periferní zařízení jsou vypnutá.
- S2: CPU vypnutý, paměť RAM zachována
- S3: Všechny komponenty zapnuté, s výjimkou paměti RAM a zařízení, která spustí životopis (klávesnice). Když říkáte operačnímu systému, že "spánek", zastaví procesy a poté vstoupí do tohoto režimu.
- S4: Hibernace. Absolutně všechno je vypnuté. Když řeknete operačnímu systému, že bude spánkovávat, zastaví procesy, uloží obsah paměti RAM na disk a poté vstoupí do tohoto režimu.
G2: Měkké vypnutí. je to stav vypnutého počítače. Napájení je vypnuto na všechno kromě zařízení, která mohou spouštět boot.
G3: Mechanické vypnutí.

Jak se obnoví skutečně

Všimnete si, že restartování není jedním z těchto stavů. Takže co se skutečně stane, když se váš počítač po restartu? Odpověď může být překvapivá, protože z pohledu řízení spotřeby to je skoro nic. Tady je příkazu resetování ACPI. Když řeknete operačnímu systému, že se restartuje, postupuje podle jeho normálního procesu vypnutí (zastaví všechny vaše procesy, provádí trochu údržby, odpojí systém souborů atd.) A pak jako konečný krok namísto odeslání stroje do stavu napájení G2 (jako kdybyste to jednoduše řekla vypnout) nastaví příkaz Reset. Toto je obecně označováno jako "Reset register", protože stejně jako většina rozhraní ACPI je to jen adresa, na kterou by měla být zapsána konkrétní hodnota, aby bylo možné požádat o reset. Budeme citovat 2.0 specifikace na to, co dělá:

Volitelný mechanismus resetování ACPI specifikuje standardní mechanismus, který poskytuje úplný reset systému. Při implementaci musí tento mechanismus obnovit celý systém. To zahrnuje procesory, základní logiku, všechny autobusy a všechna periferní zařízení. Z hlediska OSPM je uplatnění resetovacího mechanismu logickým ekvivalentem výkonu motocyklu. Po získání kontroly po resetování provede OSPM stejným způsobem akce na studenou spoušť.

Takže když je nastaven registr reset, několik věcí se děje v pořadí.

Všechna logika je resetována. To znamená zaslání příslušných resetovacích příkazů různým bitům hardwaru včetně CPU, řadiče paměti, periferních řadičů apod. Ve většině případů to jednoduše znamená zapnutí fyzického kabelu RST, jak se ukázalo nahoře AndrejaKo.
Počítač je poté spuštěn. Jedná se o "provedení akcí stejným způsobem jako u studené boty". Základní deska provádí stejné kroky, jako kdyby se napájecí zdroj právě stal po stisknutí tlačítka napájení.

Konečný efekt těchto dvou kroků (který se ve skutečnosti rozpadá na mnohem více kroků) spočívá v tom, že vypadá na všechno, jako počítač, který byl právě spuštěn, ale síla byla skutečně po celou dobu. To znamená méně času potřebného k vypnutí a spuštění (protože nemusíte čekat na to, aby se napájecí zdroj dostal do stavu připravenosti). Důležité je, aby bootování bylo iniciováno vypnutím operačního systému. To znamená, že není třeba použít jiný spouštěcí spouštěč (WoL atd.) A umožňuje vám použít reboot jako účinný způsob, jak vzdáleně obnovit systém, když nemáte způsob, jak spouštět boot.

To byla dlouhá odpověď. Ale hej, doufejme, že víte víc o řízení napájení počítače. Určitě jsem se naučil některé věci zkoumat tohle.