ACPI

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ACPI (  Advanced Configuration and Power Interface ) es  un estándar abierto de la industria , lanzado por primera vez en diciembre de 1996 y desarrollado conjuntamente por HP , Intel , Microsoft , Phoenix y Toshiba , que define una interfaz común para el descubrimiento de hardware, administración de energía y configuración y dispositivos de placa base . .

La especificación 2.0 se introdujo en septiembre de 2000 . Se extiende a una gama más amplia de computadoras, incluidos servidores corporativos, computadoras de escritorio y portátiles. Además, ACPI 2.0 agregó soporte para microprocesadores de 64 bits para servidores, soporte para varios tipos de memoria, dispositivos PCI y PCI-X .

La versión 3.0b de la especificación se lanzó el 10 de octubre de 2006 .

Actualmente, la última versión de la especificación ACPI es la versión 6.2a, publicada por UEFI Forum en septiembre de 2017. [una]

La tarea de ACPI es proporcionar comunicación entre el sistema operativo , el hardware y el BIOS de la placa base.

ACPI ha reemplazado la tecnología APM ( Administración avanzada de energía ) . 

Introducción

La parte más conocida del estándar ACPI es la gestión de energía, que tiene dos mejoras significativas con respecto a los estándares anteriores. Primero, el concepto de ACPI transfiere el control de energía al sistema operativo (SO). Este modelo se compara favorablemente con el modelo APM anterior, en el que el BIOS de la placa base es responsable de la administración de energía y las capacidades del sistema operativo en este sentido son muy limitadas. En el modelo ACPI, el BIOS proporciona al sistema operativo métodos para el control directo y granular del hardware. Por lo tanto, el sistema operativo obtiene un control casi completo sobre el consumo de energía.

Otra parte importante de la especificación ACPI es brindar capacidades de administración de energía en servidores y computadoras de escritorio que anteriormente solo estaban disponibles en computadoras portátiles . Por ejemplo, el sistema se puede poner en un estado de energía extremadamente bajo donde solo la memoria principal está encendida (o posiblemente incluso sin energía), pero algunas interrupciones del dispositivo (reloj en tiempo real, teclado, módem, etc.) pueden transferir rápidamente la memoria. sistema de dicho estado al modo de funcionamiento normal (es decir, "activar" el sistema).

Además de los requisitos de interfaz de software , ACPI también requiere soporte especial del hardware. Por lo tanto, el sistema operativo, el conjunto de chips de la placa base e incluso la unidad central de procesamiento deben tener soporte ACPI .

Actualmente, varias versiones de ACPI son compatibles con muchos sistemas operativos, incluidas todas las versiones de Microsoft Windows desde Windows 98 , sistemas GNU/Linux , FreeBSD , OpenBSD , NetBSD y eComStation .

Detalles técnicos

La interfaz ACPI se organiza colocando en un área determinada de RAM varias tablas que contienen una descripción de los recursos de hardware y los métodos de software para administrarlos. Cada tipo de tabla tiene un formato específico, descrito en la especificación. Además, las tablas que contienen métodos de control de dispositivos y controladores de eventos ACPI contienen código AML (ACPI Machine Language), un conjunto de instrucciones independientes de la máquina que se presentan en forma compacta. Un sistema operativo compatible con ACPI contiene un intérprete AML que traduce las instrucciones AML en instrucciones de CPU, ejecutando así métodos o controladores de eventos.

Algunas de estas tablas almacenan la totalidad o parte de los datos estáticos en el sentido de que no cambian de inicio a inicio del sistema. Los datos estáticos generalmente son creados por el fabricante de la placa base o del BIOS y se describen en un lenguaje ASL (lenguaje de origen ACPI) especial, y luego se compilan en una representación AML.

Otras tablas almacenan datos dinámicos que dependen, por ejemplo, de la configuración del BIOS y la configuración de la placa base. Dichas tablas están formadas por el BIOS en la etapa de arranque del sistema antes de la transferencia de control al sistema operativo .

La función del sistema operativo en este modelo es que hace la transición de varios componentes de hardware de un estado (como el funcionamiento normal) a otro (como el modo de bajo consumo). La transición de un estado a otro ocurre, por regla general, por un evento. Por ejemplo, una caída de temperatura en el núcleo de un procesador es un evento en el que el sistema operativo puede llamar a un método para reducir la velocidad del ventilador. Otro ejemplo: el usuario ordenó explícitamente que el sistema se suspendiera mientras guardaba RAM en el disco y, después de un tiempo, el administrador de la red encendió el sistema mediante la función Wake-on-LAN .

Estados

Estados globales

Se distinguen los siguientes estados principales del "sistema en su conjunto".

  • G0 ( S0 ) (Trabajando) - operación normal.
  • G1 (suspender, dormir, dormir heredado): la máquina está apagada, pero el contexto del sistema actual (contexto del sistema) se guarda, el trabajo puede continuar sin reiniciar. Para cada dispositivo se define el “grado de pérdida de información” durante el proceso de sueño, así como dónde se debe almacenar la información y desde dónde se leerá al despertar, y el tiempo para despertar de un estado a otro ( por ejemplo, del estado de reposo al estado de trabajo). Hay 4 estados de sueño:
    • S1 ("Power on Suspend" (POS) en BIOS) es un estado en el que todos los cachés del procesador se restablecen y los procesadores dejan de ejecutar instrucciones. Sin embargo, se admite la potencia de los procesadores y la memoria RAM; se podrán apagar los dispositivos que no hayan indicado que deben permanecer encendidos;
    • S2  es un estado de suspensión más profundo que S1 cuando la CPU está apagada, pero generalmente no se usa;
    • S3 ("Suspend to RAM" (STR) en BIOS, "Standby" en versiones de Windows hasta Windows XP y algunas variaciones de Linux , "Sleep" en Windows Vista y Mac OS X , aunque las especificaciones ACPI solo se mencionan como S3 y Sleep): en este estado, la RAM (RAM) continúa siendo alimentada y sigue siendo casi el único componente que consume energía. Dado que el estado del sistema operativo y todas las aplicaciones, documentos abiertos, etc. se almacena en la RAM, el usuario puede reanudar el trabajo exactamente donde lo dejó: el estado de la RAM al regresar de S3 es el mismo que antes de ingresar a este modo. (La especificación dice que S3 es bastante similar a S2, solo un poco más de componentes están deshabilitados en S3). S3 tiene dos ventajas sobre S4: la computadora vuelve a funcionar más rápido y segundo, si un programa en ejecución (abrir documentos, etc.) .) ) contiene información confidencial, esa información no se escribirá a la fuerza en el disco. Sin embargo, las memorias caché del disco se pueden vaciar en el disco para evitar que se dañen los datos si el sistema no se activa, por ejemplo, debido a un corte de energía;
    • S4 ("Hibernación" (Hibernation) en Windows , "Sueño seguro" en Mac OS X , también conocido como "Suspender en disco", aunque la especificación ACPI solo menciona el término S4) - en este estado, todo el contenido de la RAM es almacenados en la memoria no volátil, como un disco duro: el estado del sistema operativo, todas las aplicaciones, documentos abiertos, etc. Esto significa que después de regresar de S4, el usuario puede reanudar el trabajo desde donde lo dejó, similar a S3 modo. La diferencia entre S4 y S3, además del tiempo adicional que lleva mover el contenido de la RAM al disco y viceversa, es que una falla de energía de la computadora en S3 resultará en la pérdida de todos los datos en la RAM, incluidos los documentos no guardados, mientras que la computadora está en S4 no se ve afectada por esto. S4 es bastante diferente de otros estados S y se parece más a G2 Soft Off y G3 Mechanical Off S1-S3 . Un sistema en S4 también se puede colocar en G3 Mechanical Off y aún permanecer en S4, manteniendo la información de estado para que el estado operativo pueda restaurarse después del encendido.
  • G2 ( S5 ) (apagado suave) - apagado suave (software) ; el sistema está completamente parado, pero energizado, listo para encenderse en cualquier momento. El contexto del sistema se ha perdido.
  • G3 (apagado mecánico) - apagado mecánico del sistema; La fuente de alimentación ATX está apagada.

Además, la tecnología OnNow de Microsoft (Extensiones S1-S4 del estado G1). Además, desde Vista, Windows admite "Hybrid Sleep", que combina los beneficios de S1/S3 (activación rápida) y S4 (protección contra cortes de energía). También está implementado en GNU/Linux (pm-suspend-hybrid), una implementación similar en Mac OS X se llama Safe Sleep.

Estados de la CPU

Hay cuatro estados operativos del procesador (de C0 a C3).

  • C0  - modo operativo (de trabajo).
  • C1 (conocido como Halt ) es un estado en el que el procesador no está ejecutando instrucciones, pero puede volver inmediatamente a un estado de funcionamiento. Algunos procesadores, como el Pentium 4 , también admiten el estado Enhanced C1 (C1E) para un menor consumo de energía.
  • C2 (conocido como Stop-Clock ) es un estado en el que las aplicaciones detectan el procesador, pero lleva tiempo pasar al modo operativo.
  • C3 (conocido como Suspender ) es un estado en el que el procesador desactiva su propia memoria caché, pero está listo para pasar a otros estados.
Estados del dispositivo

Hay cuatro estados de funcionamiento de otros dispositivos (monitor, módem, buses, tarjetas de red, tarjeta de video, discos, disquete, etc.), de D0 a D3.

  • D0  : estado completamente operativo, el dispositivo está encendido.
  • D1 y D2  son estados intermedios, la actividad la determina el dispositivo.
  • D3  : el dispositivo está apagado.
Estados de rendimiento

Mientras se ejecuta un procesador o dispositivo (C0 y D0, respectivamente), puede estar en uno o más estados de rendimiento . Estos estados son específicos de la implementación. Por lo tanto, P0 es siempre el nivel de rendimiento más alto; de P1 a P n una disminución gradual en el nivel de desempeño, hasta el límite de implementación, donde n no excede 16.

Los estados P también se conocen como SpeedStep en los procesadores Intel , como PowerNow! o Cool'n'Quiet en procesadores AMD , y como LongHaul en procesadores VIA .

  • P0 máximo rendimiento y frecuencia
  • P1 menor que P0 , corte de voltaje/frecuencia
  • P2 es menor que P1 , se corta el voltaje/frecuencia
  • …
  • Pn menor que P(n-1) , corte de voltaje/frecuencia

Véase también

Notas

  1. ↑ Configuración avanzada y especificación de interfaz de alimentación, versión 6.2a (PDF). UEFI.org (septiembre de 2017). Archivado desde el original el 27 de enero de 2018.

Enlaces

 Tecnologías de ahorro de energía de los procesadores.
Estándares
Técnicas
Implementaciones