Технологии ACPI и OnNow

Итак, что же собственно это такое - ACPI? Для начала, наверное, стоит расшифровать эту аббревиатуру. ACPI, в переводе на человеческий язык, означает Advanced Configuration and Power Interface. Или, говоря по-русски, "интерфейс расширенного конфигурирования и управления питанием". Его задача - обеспечить взаимодействие между операционной системой, аппаратным обеспечением и BIOS системной платы.

Посмотрим сначала, что творится в этой области сегодня. Большинство материнских плат, даже вышедших на базе таких относительно новых чипсетов как VIA Apollo MVP3 или Intel 440BX, не поддерживают расширенное управление энергопотреблением ACPI, несмотря на то, что по идее, ACPI-совместимым считается еще аж 430TX, а сам ACPI был анонсирован в апреле 1996 года. Его использование начинается только сегодня, по мере того, как для вышедших недавно материнских плат создаются новые версии BIOS, частично поддерживающие ACPI.

Итак, повторюсь, основная задача ACPI - способность разумно включать и выключать PC и подключенную к нему периферию. Причем, помимо принтеров, сетевых карт, дисководов CD-ROM и прочая и прочая, могут быть и такие, пока еще экзотические устройства, как телевизор, видеомагнитофон, музыкальный центр. И конечно речь идет об умной активации PC. Так, чтобы видеоплеер при установке в него кассеты смог разбудить PC, который включил бы телевизор.

Однако на данный момент ACPI может интересовать среднего пользователя только как теоретическая архитектура. Куда интереснее основанная на нем технология OnNow, уже сегодня могущая предоставить кое-какие вполне осязаемые приятности. Ее цели: 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 PC.

Как же все-таки это все работает? С точки зрения ACPI, всего имеется 4 состояния PC:

· G0 - обычное, рабочее состояние

· G1 - suspend, спящий режим

· G2 - soft-off, режим, когда питание отключено, но блок питания находится под напряжением, и машина готова включиться в любой момент

· G3 - mechanical off - питание отключено напрочь

Инициатива OnNow заключается в расширении состояния G1. Вместо простого засыпания, реализованного непонятно как, вводятся 4 режима:

· S1: (standby 1) останавливаются тактовые генераторы CPU и всей системы, но при этом состояние памяти остается неизменным. Выход из S1 осуществляется мгновенно.

· S2: (standby 2) также останавливаются тактовые генераторы CPU и всей системы, но к тому же отключается питание кэша и CPU, а данные, хранившиеся там, сбрасываются в основную память. Включение также происходит достаточно быстро.

· S3: (suspend-to-memory) по замыслу, именно этот режим должен был быть OnNow, но по воле разработчиков пока так не получилось. Должны обесточиваться все компоненты системы, кроме памяти, в которой сохраняются необходимые данные о состоянии CPU и кэша. Включение с восстановлением предыдущего состояния PC действительно происходит Now, то есть практически сразу.

· S4: (suspend-to-disk) то, что реализовано в каком-то виде сейчас. Все компоненты системы обесточиваются, а данные о состоянии процессора и содержимое кэша и памяти записываются в специально отведенное место на жестком диске. При этом пробуждение может занимать значительное время.

Режим S3 (настоящий OnNow) не может быть реализован из-за того, что существующие системные платы не имеют схем разделенного питания компонентов. Поэтому, до выхода следующего поколения материнок OnNow в полном объеме реализован быть не может. Пока же, путем модификации BIOS, можно добиться только некой эмуляции - S4.

Итак, дополнительно к быстрому включению и экономии электроэнергии подразумеваются следующие плюсы OnNow:

· Автоматическое скачивание файлов из Internet и выполнение системных задач. Так, Internet'овское приложение может быть настроено для того, чтобы в 3 ночи включить компьютер, просмотреть несколько сайтов, и скачать вновь появившиеся файлы. Естественно, если оно поддерживает API OnNow. То же самое относится к таким программам, как антивирусы, резервное копирование, Scandisk, наконец.

· Сохранение сетевых соединений. Так, при выключении компьютера, или даже при его "засыпании", сетевое соединение рвется, файлы закрываются и т.д. При возникновении подобной ситуации, приложение, написанное с учетом OnNow, автоматом выполнит автосохранение используемых файлов на локальном диске и после включения компьютера и восстановления соединения, без криков позволит пользователю продолжить работу.

· Обработка специфических событий. Так, факс-модем способен находиться в состоянии приема 24 часа в сутки, независимо от того, включен компьютер или нет. Если он выключен, при входящем звонке модем его включит и запустит нужную программу.

Промышленный стандарт управления питанием компьютера и его устройствами с помощью ОС был необходим технологии как воздух, ведь постоянные конфликты операционной системы и оборудования мешали разработке и того, и другого. BIOS никак не мог угодить операционке, она — ему. Каждый хотел конфигурировать устройства по-своему. Представляете, что бы было, если бы не существовал ACPI при нынешнем многообразии различных девайсов? Даже подумать страшно. Вот поэтому ведущими IT-компаниями было принято решение отделить «софт от харда» и разработать системную архитектуру, которая брала бы на себя всю тяжесть общения с BIOS’ом. Заодно разработчики не забыли об энергопотреблении, поэтому ACPI еще должен был управлять питанием. 1 декабря 1996 года консорциум, состоящий из Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd. и Toshiba Corporation, объявил о завершении работы над новым стандартом — ACPI, что расшифровывается как Advanced Configuration and Power Interface, или расширенный интерфейс конфигурирования и управления питанием компьютера. ACPI состоял из множества составляющих, главной из которых был специальный участок кода BIOS, обеспечивающий поддержку компьютером новой архитектуры. То есть со старым оборудованием новый стандарт был несовместим.

Важно также отметить, что ACPI окончательно вытеснил Plug and Play и, по словам создателей, «обеспечил использование существующих интерфейсных разъемов более безопасным и потенциально более эффективным способом». Помимо участка кода BIOS, в состав ACPI также входила улучшенная схема управления питанием (Advanced Power Management), прикладной программный интерфейс (API), специальный машинный язык (ACPI Machine Language) и еще некоторые полезные вещи. Появился новый термин — OS Power Management, где ACPI, разумеется, отводилась главная роль.

Основные цели разработки

1. Компьютерная система должна выполнять конфигурирование устройств программными средствами. Управление питанием должно быть более функциональным и безопасным.

2. Использование ПК должно стать более экономичным.
3. Разработчики оборудования имеют максимальную свободу при проектировании готовых систем: от самых легких решений до самых экстремальных при полной поддержке ОС.
4. Политика управления питанием слишком сложна для реализации в ROM BIOS, поэтому должна осуществляться исключительно самой ОС.

5. Унификация всех алгоритмов питания в единый стандарт ACPI позволит избавиться от конфликтов операционной системы и BIOS’а в вопросах конфигурирования устройств.
6. ОС развивается независимо от аппаратного обеспечения, поэтому на всех ACPI-совместимых машинах можно будет добиться увеличения производительности и стабильности за счет смены операционной системы.
Нужно сказать, что разработчики своих целей достигли. Стоит рассмотреть структуру работы ACPI подробно.
Структура ACPI

Чтобы понять, как работает та или иная технология, необходим хороший пример. В технической документации разработчики пишут следующее: «Предположим, что ОС имеет политику разделения всех запросов ввода/вывода на ленивых и неленивых. Ленивые запросы (редактирование текста или электронных таблиц) объединяются в группы и исполняются устройством только тогда, когда оно начинает работать по какой-либо _другой_ причине. Неленивые операции заставляют устройство работать при первой же отправке запроса». Для ОС важно различать, какие операции являются ленивыми, а какие — нет. Кроме того, система должна знать состояние всех своих устройств, ведь выключенный девайс никогда ничего делать не станет. Все это обеспечивает ACPI. В то время, когда какая-то железка простаивает без дела, ACPI-драйвер снижает ей мощность питания и вместе с этим уменьшает общее энергопотребление работающей системы. Представьте, что в вашем системном блоке установлен автоответчик. Его задача — отвечать на входящие звонки. Разумеется, вам звонят не постоянно, поэтому большую часть времени автоответчик совершенно ничего не делает, зря потребляя драгоценную электроэнергию. Это очень нерационально. Поэтому ACPI создает девайсу специальную политику поведения, согласно которой он входит в состояние глубокого сна, однако при входящем звонке устройство проснется в течение одной секунды и ответит на вызов. Разумеется, есть одно но: автоответчик обязательно должен быть ACPI-совместимым.
Как было сказано выше, появилось новое состояние оборудования — спящий режим. Состояние всех устройств сохраняется на жесткий диск, а затем может быть восстановлено при следующей загрузке операционной системы. Преимущества спящего режима очевидны. Это быстрый старт системы, возможность продолжения работы с того места, где остановился в прошлый раз, практически моментальное выключение. К минусам можно отнести лишь обязательное наличие файла hiberfil.sys размером с оперативку и остающиеся в памяти невыгруженные dll'ки, которые со временем тормозят работу. Тем не менее, эта фича хорошо прижилась в народе, и многие ею пользуются. Производители корпусов стали даже выпускать модели с двумя кнопками: включение/выключение и спящий режим. Отныне любая кнопка на системном блоке (кроме Reset, конечно) являются программируемой — ACPI позволяет переопределять их. Откройте апплет Электропитание в Панели управления, вкладка Дополнительно. Видите, здесь можно переназначить действия кнопок на вашем корпусе. Благодаря возможностям ACPI мы можем отправлять компьютер в спящий режим по нажатию кнопки Power на системном блоке (если системный блок ATX — впрочем, AT уже можно найти только в музее)...\Электропитание.jpg...\ACPI.jpg Все устройства подключаются к виртуальной ACPI-шине, хотя реальный ввод/вывод идет через обычные интерфейсы (IDE, AGP и т.д.). В этом можно убедиться, если в Диспетчере устройств в меню Вид выбрать пункт Устройства по подключению. Сначала Windows загружает ACPI-драйвер, опрашивающий ACPI-контроллер на предмет подключенных к нему устройств, главным из которых является PCI-шина. Затем выявляются подключенные платы расширения, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут определены все шины и подключенные к ним устройства...\Device.jpg ACPI состоит из трех компонентов: ACPI-регистры, ACPI BIOS и ACPI-таблица.
Выводы

1. Концепция ACPI одинакова для всех типов компьютеров включая десктопы, лэптопы, КПК, мобильные телефоны, рабочие станции и серверы.

2. Новая системная архитектура является достаточно переносимой — как между различными ОС, так и между процессорами.

3. Внедрение ACPI в ОС позволило несколько упростить (и удешевить) разработку кода BIOS, исключив из него примитивные энергоуправляющие функции.

4. Появление этой архитектуры значительно увеличило стабильность работы операционных систем и повысило безопасность использования оборудования.

5. Существование столь большого парка мобильных компьютеров вряд ли было бы возможным без ACPI. Динамическое управление питанием отлично экономит батарею.

Дата добавления: 2014-01-11