Làm thế nào máy tính của tôi có thể tự khởi động lại?

Đó là một hoạt động phổ biến đến mức hầu hết chúng ta có thể chưa bao giờ nghĩ về nó: khởi động lại tự động. Cho dù người dùng hoặc ứng dụng khởi tạo, chính xác điều gì sẽ xảy ra khi máy tính của bạn tự xoay vòng sức mạnh của nó?

Phiên hỏi và trả lời hôm nay đến với chúng tôi nhờ SuperUser - một phân ngành của Stack Exchange, một nhóm các trang web hỏi đáp trong cộng đồng.

Câu hỏi

Độc giả SuperUser Seth Carnegie thắc mắc về quản lý năng lượng máy tính:

Làm thế nào một máy tính có thể tự khởi động lại? Sau khi nó tắt, làm thế nào để nó tự quay trở lại? Loại phần mềm nào có thể làm được điều này?

Làm thế nào thực sự? Sự kết hợp giữa ma thuật phần mềm / phần cứng làm cho nó xảy ra?

Câu trả lời

Người đóng góp cho SuperUser Jcrawfordor cung cấp cả câu trả lời cô đọng và chi tiết cho câu hỏi hơn là giải quyết thỏa đáng câu hỏi:

Quá lâu, không đọc nó trả lời: Các trạng thái năng lượng trong máy tính của bạn được kiểm soát bởi việc triển khai ACPI (cấu hình nâng cao và giao diện nguồn). Khi kết thúc quá trình tắt máy, hệ điều hành của bạn sẽ đặt lệnh ACPI cho biết máy tính sẽ khởi động lại. Đáp lại, bo mạch chủ đặt lại tất cả các thành phần bằng cách sử dụng các lệnh hoặc dòng đặt lại tương ứng của chúng, sau đó thực hiện theo quy trình bootstrap. Bo mạch chủ không bao giờ thực sự tắt, nó chỉ đặt lại các thành phần khác nhau và sau đó hoạt động như thể nút nguồn vừa được nhấn.

Dài và lan man nhưng (theo tôi) câu trả lời thú vị hơn:

Sức mạnh mềm và cách thức hoạt động

Vào thời xa xưa (tốt, được thôi, với một sinh viên đại học như tôi những năm 90 đã lâu rồi), chúng tôi có bo mạch chủ AT (Công nghệ tiên tiến) với Nguồn AT sự quản lý. Hệ thống điện AT rất, rất đơn giản. Nút nguồn trên máy tính của bạn là một nút chuyển đổi phần cứng (có thể ở phía sau vỏ) và đầu vào 120vac của bạn đã đi qua nó. Nó thực sự bật và tắt nguồn cung cấp năng lượng cho bạn và khi công tắc này ở vị trí Tắt, mọi thứ trong máy tính của bạn đã hoàn toàn chết (điều này làm cho pin CMOS rất quan trọng, vì không có nguồn cung cấp năng lượng để giữ phần cứng đồng hồ tích tắc). Bởi vì công tắc nguồn là một cơ chế vật lý, không có cách nào để bật và tắt nguồn. Windows sẽ hiển thị các ứng dụng nổi tiếng. Giờ đây, an toàn để tắt tin nhắn trên máy tính của bạn bởi vì, mặc dù mọi thứ đã được đỗ và sẵn sàng để tắt, nhưng hệ điều hành không thể thực sự bật công tắc nguồn. Cấu hình này đôi khi được gọi là sức mạnh cứng, bởi vì đó là tất cả phần cứng.

Ngày nay mọi thứ đã khác, vì những điều kỳ diệu của bo mạch chủ ATX và Nguồn ATX (đó là Công nghệ tiên tiến eXtends nếu bạn đang theo dõi). Cùng với một số tiến bộ khác (mini-DIN PS / 2, có ai không?), ATX đã mang lại sức mạnh mềm. Sức mạnh mềm có nghĩa là năng lượng cho máy tính có thể được điều khiển bằng phần mềm. Điều này mang lại một vài thay đổi nhập khẩu:

Nguồn điện ở chế độ chờ: bạn có thể đã thấy một đầu nối 5v SB Chế độ chờ hoặc 5v ở chế độ chờ 5v có nhãn trong các sơ đồ cấp nguồn. Các cung cấp điện dự phòng là dòng 5v cho bo mạch chủ của bạn luôn bật, ngay cả khi máy tính đã tắt. Đây là lý do tại sao cần rút hoặc tắt công tắc cứng PSU (nếu có) khi bảo trì các máy tính hiện đại, bởi vì ngay cả khi tắt, bạn vẫn có khả năng rút ngắn SB 5v và làm hỏng bo mạch chủ. Đây cũng là lý do tại sao pin CMOS không còn thực sự quan trọng nữa - SB 5v được sử dụng để thay thế pin CMOS bất cứ khi nào nguồn điện có nguồn điện chính, do đó, pin CMOS chỉ được sử dụng khi bạn rút hoàn toàn máy tính. Dòng 5v SB quan trọng cho phép các thành phần trong máy tính của bạn (quan trọng nhất là BIOS và bộ điều hợp mạng) tiếp tục chạy một số phần mềm đơn giản ngay cả khi máy tính bị tắt.
Điều khiển cung cấp điện thông minh. Nếu bạn nhìn vào sơ đồ chân cho đầu nối bo mạch chủ (P1) của bộ nguồn, bạn sẽ thấy hai chân thường được dán nhãn PS_ON và PS_RDY. Những giá trị này cung cấp cho nguồn cung cấp năng lượng trên hệ thống cung cấp năng lượng trên nền tảng điện tử và Nếu bạn muốn thử nghiệm, hãy lấy nguồn điện không có trong máy tính, cắm điện và cẩn thận rút ngắn một đường dây tiếp đất (một trong các dây màu đen) sang đường dây PS_ON (dây màu xanh lá cây). Bộ nguồn sẽ bật rõ rệt, với quạt quay lên. Các thành phần của bo mạch chủ hết + 5v SB thực sự bật và tắt nguồn điện của bạn bằng cách kết nối nguồn với chân PS_ON. Do có một số tụ điện và các bộ phận khác trong nguồn điện cần một chút thời gian để sạc, điện áp từ các đầu ra chính của nguồn cung cấp có thể không ổn định ngay sau khi bật PSU. Đây là những gì chân PS_RDY dành cho, nó xuất hiện khi logic bên trong của nguồn cung cấp xác định rằng nguồn cung cấp đã sẵn sàng và sẽ cung cấp năng lượng ổn định. Bo mạch chủ đợi cho đến khi PS_RDY được bật để tiếp tục khởi động.

Vì vậy, công tắc nguồn của bạn không còn bật nữa trên máy tính. Thay vào đó, nó được kết nối với bộ điều khiển cơ bản của bo mạch chủ của bạn, phát hiện ra rằng nút đã được nhấn và thực hiện một số bước để sẵn sàng cho hệ thống, bao gồm bật sáng PS_ON để có nguồn điện. Nút nguồn không phải là cách duy nhất để kích hoạt quá trình khởi động, các thiết bị trên bus mở rộng của bạn cũng có thể làm như vậy. Điều này rất quan trọng vì các bộ điều hợp mạng ethernet của bạn thực sự vẫn hoạt động khi máy tính của bạn tắt và tìm kiếm một gói rất cụ thể thường được gọi là gói Magic Magic. Nếu họ phát hiện gói này được gửi đến địa chỉ MAC của họ, họ sẽ kích hoạt quá trình khởi động . Đây là cách thức hoạt động của Wake Wake-on-LAN (WoL). Đồng hồ cũng có thể khởi động khởi động (hầu hết BIOS cho phép bạn đặt thời gian máy tính sẽ khởi động mỗi ngày) và các thiết bị USB và FireWire có thể kích hoạt khởi động, mặc dù tôi không biết về bất kỳ triển khai nào của việc này.

Hiểu về điều khiển công suất

Chà, tôi giải thích điều Soft Power cả bởi vì tôi nghĩ nó thú vị (luôn là lý do chính khiến tôi giải thích mọi thứ) và vì nó cho phép bạn hiểu cách thức nguồn và trạng thái chạy / tắt của máy tính của bạn được điều khiển bởi phần mềm. Trong hầu hết các máy tính hiện nay, hệ thống phần mềm này là một triển khai của Cấu hình nâng cao và giao diện nguồn, hoặc ACPI. ACPI là một hệ thống hợp nhất, được tiêu chuẩn hóa cho phép phần mềm điều khiển hệ thống điện của máy tính của bạn. Bạn có thể đã nghe nói về Trạng thái nguồn ACPI. Cơ chế cơ bản của điều khiển công suất là các trạng thái năng lượng của hệ thống điện tử này, hệ điều hành của bạn chuyển qua các chế độ nguồn bằng cách chuẩn bị cho công tắc (quá trình tắt / ngủ đông xảy ra trước khi tắt nguồn), sau đó ra lệnh cho bo mạch chủ chuyển trạng thái nguồn . Các trạng thái sức mạnh trông như thế này:

G0: Đang hoạt động (máy tính của bạn trên trạng thái trên máy tính)
G1: Ngủ (trạng thái chờ của máy tính, được chia cho các trạm con S)
- S1: vẫn cấp nguồn cho CPU và RAM, nhưng CPU không thực hiện các hướng dẫn. Các thiết bị ngoại vi được tắt.
- S2: Tắt nguồn CPU, duy trì RAM
- S3: Tất cả các thành phần được tắt nguồn ngoại trừ RAM và các thiết bị sẽ kích hoạt sơ yếu lý lịch (bàn phím). Khi bạn nói với hệ điều hành của mình về khu vực ngủ trưa, nó sẽ dừng các tiến trình và sau đó vào chế độ này.
- S4: Ngủ đông. Hoàn toàn mọi thứ đã được tắt. Khi bạn báo hệ điều hành của mình cho Hibernate, nó sẽ dừng các tiến trình, lưu nội dung của RAM vào đĩa và sau đó vào chế độ này.
G2: Tắt mềm. đây là máy tính của bạn. Tắt nguồn mọi thứ trừ các thiết bị có thể kích hoạt khởi động.
G3: Tắt cơ.

Làm thế nào thiết lập lại thực sự xảy ra

Bạn sẽ nhận thấy rằng khởi động lại không phải là một trong những trạng thái này. Vì vậy, những gì thực sự xảy ra khi máy tính của bạn khi nó khởi động lại? Câu trả lời có thể gây ngạc nhiên, bởi vì từ góc độ quản lý năng lượng, nó hầu như không có gì. Có lệnh đặt lại ACPI. Khi bạn yêu cầu hệ điều hành khởi động lại, nó sẽ tuân theo quy trình tắt máy thông thường (dừng tất cả các quy trình của bạn, thực hiện một chút bảo trì, tháo gỡ hệ thống tệp của bạn, v.v.), và sau đó là bước cuối cùng, thay vì gửi máy về trạng thái nguồn G2 (như thể nếu bạn chỉ đơn giản là bảo nó Tắt) thì nó sẽ đặt lệnh Reset. Điều này thường được gọi là đăng ký Reset Reset, vì giống như hầu hết giao diện ACPI, nó chỉ là một địa chỉ mà một giá trị cụ thể phải được ghi vào để yêu cầu đặt lại. Tôi sẽ trích dẫn đặc tả 2.0 về những gì nó làm:

Cơ chế đặt lại ACPI tùy chọn chỉ định một cơ chế tiêu chuẩn cung cấp thiết lập lại hệ thống hoàn chỉnh. Khi thực hiện, cơ chế này phải thiết lập lại toàn bộ hệ thống. Điều này bao gồm bộ xử lý, logic lõi, tất cả các xe buýt và tất cả các thiết bị ngoại vi. Từ góc độ OSPM, khẳng định cơ chế thiết lập lại là tương đương logic với việc cung cấp năng lượng cho máy. Khi giành quyền kiểm soát sau khi thiết lập lại, OSPM sẽ thực hiện các hành động theo cách tương tự với khởi động nguội.

Vì vậy, khi thanh ghi thiết lập lại được thiết lập, một vài điều xảy ra theo trình tự.

Tất cả logic được thiết lập lại. Điều này có nghĩa là gửi các lệnh đặt lại tương ứng tới các bit phần cứng khác nhau bao gồm CPU, bộ điều khiển bộ nhớ, bộ điều khiển ngoại vi, v.v. Trong hầu hết các trường hợp, điều này chỉ đơn giản có nghĩa là thắp sáng dây RST vật lý, như AndrejaKo đã trình bày ở trên.
Máy tính sau đó được bootstrapping. Đây là những người thực hiện các hành động theo cách tương tự như một phần khởi động lạnh. Bo mạch chủ thực hiện các bước tương tự như khi nguồn điện đã sẵn sàng sau khi nhấn nút nguồn.

Hiệu quả cuối cùng của hai bước này (thực sự bị phá vỡ thành nhiều bước nữa) là nó trông giống như mọi thứ giống như máy tính vừa khởi động, nhưng sức mạnh thực sự là toàn bộ thời gian. Điều này có nghĩa là cần ít thời gian hơn để tắt và khởi động (vì bạn không phải chờ nguồn điện sẵn sàng) và quan trọng là cho phép khởi động được khởi động bởi hệ điều hành tắt. Điều này có nghĩa là không cần sử dụng trình kích hoạt khởi động khác (WoL, v.v.) và cho phép bạn sử dụng Khởi động lại như một cách hiệu quả để đặt lại hệ thống từ xa, khi bạn không có cách nào để kích hoạt khởi động.

Đó là một câu trả lời dài. Nhưng này, hy vọng bạn biết nhiều hơn về quản lý năng lượng máy tính bây giờ. Tôi chắc chắn đã học được một số điều nghiên cứu này.