Power Management - ACPI
Примерно с конца 1994 г. каждый ПК стал соответствовать спецификации "Energy Star" (наличие функций энергосбережения), а BIOS компьютера обогатился встроенными функциями т.н. "Advanced Power Management" (APM) - совместного стандарта корпораций "Microsoft" и "Intel", первая редакция которого появилась еще в 1992 г. Все началось с того, что EPA (Environmental Protection Agency - Агенство по защите окружающей среды) начало реализовывать программу "Energy Star" по энергосберегающим технологиям под патронатом правительства США. Затем кампания по сертификации различного оборудования коснулась энергосберегающих персональных компьютеров и периферийного оборудования. Соответствующий логотип, т.е. сертификат, могли получить только те продукты, которые выполняли квоту по экономии энергии.
"APM" был первой спецификацией для изготовителей ПК, которая установила взаимодействие между операционной системой и BIOS в задаче управления энергопотреблением (Power Management).
"ACPI" (Advanced Configuration and Power Interface) - интерфейс расширенного конфигурирования и управления питанием, заменяющий стандарт расширенного управления питанием (APM). ACPI - это технология, лежащая в основе разработанного "Microsoft" стандарта энергосбережения и стандарта "Plug-and-Play" - "On Now".
Спецификация разрабатывалась совместно "Intel", "Microsoft" и "Toshiba" и представляла собой новую архитектуру "Microsoft Windows 98". Операционная система взяла на себя управление многочисленными параметрами функционирования ПК. Технология реализует управление состоянием системы, работой компонентов и энергопотреблением на основе модели событий и использования программирования по таймеру. Все это достигается средствами ОС и представляет собой программируемый вход в режимы энергосбережения, а также выход из "спящего" режима от обращения к "мыши" или клавиатуре, в связи с приходом телефонного звонка или удаленного сетевого управления, т.п.
Системный BIOS дополнился и другими многочисленными функциями, о которых будет рассказано далее. Присутствие в этой троице "Toshiba" более чем объяснимо, поскольку проблемы и задачи энергосбережения пришли в мир настольных ПК от ПК-блокнотов.
Спецификация "ACPI" была реализована "Intel" впервые в чипсете 440LX с одновременной реализацией архитектуры AGP.
Параллельно с развитием и совершенствованием технологий энергосбережения, затрагивающих прежде всего производителей чипсетов, материнских плат, BIOS и разработчиков операционных систем, шел процесс совершенствования моделей мониторов. Стандарт "EPA Energy Star VESA DPMS" определил унифицированную процедуру энергосбережения и ступенчатого выключения монитора в трех стадиях:
¤ On (номинальный режим работы) >
¤ Standby (режим ожидания). В режиме ожидания изображение на экране пропадает (при этом прекращается выдача сигнала горизонтальной развертки), но внутренние компоненты монитора функционируют в нормальном режиме, а энергопотребление снижается до 80% от рабочего состояния >
¤ Suspend (режим приостановки). В режиме приостановки, как правило, отключаются высоковольтные узлы, также не подается сигнал вертикальной развертки, а потребление энергии падает до 30 Вт и менее >
¤ Off ("сон"). В режиме так называемого "сна" монитор потребляет не более 8 Вт, а функционирует у него только микропроцессор.
Стандарт DPMS (Display Power Management Signaling - система сигналов управления питанием монитора) ассоциации VESA определяет состав сигналов, передаваемых компьютером в монитор, при вхождении системы от состояния простоя в режимы пониженного потребления энергии. В этих системных процедурах контроль берет на себя драйвер, посылающий соответствующие сигналы через графическую карту. При нажатии клавиши на клавиатуре или движении "мыши" монитор переходит в нормальный режим работы.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Как же реализуются эти богатейшие возможности аппаратно? Попробуем осветить хотя бы вкратце эти вопросы.
Современные модели 32-разрядных процессоров, кроме стандартных (обычных) режимов работы - реального, защищенного и виртуального (V86) - имеют дополнительный режим системного управления SMM (System Management Mode). Главным образом, этот режим предназначен для реализации системы управления энергопотреблением.
Если заглянуть в прошлое, то окажется, что "Intel" еще в "зеленые" 486SL-процессоры заложила систему SMM, которая с того времени непрерывно совершенствовалась. Кстати, упомянутые процессоры первоначально предназначались для портативных ПК.
В режим SMM процессор может войти только по сигналу на входе SMI# (System Management Interrupt). Сигнал SMI# для процессора является немаскируемым прерыванием с наивысшим приоритетом. Оно и предназначено для обслуживания всех событий, связанных с управлением энергопотребления. При входе в режим SMM автоматически запрещаются аппаратные прерывания. Сразу при входе в SMM процессор сохраняет состояние почти всех своих регистров в специальной памяти SMRAM, которая представляет собой выделенную область физической памяти, недоступной для ОС и прикладных программ. В том же фрагменте располагается и обработчик SMI (SMI Handler). Размер памяти SMRAM может меняться от 32 КБ (минимальные потребности SMM) до 4ГБ.
Если режим SMM используется для отключения питания процессора с возможностью быстрого "пробуждения", память SMRAM должна быть энергонезависимой. Если SMRAM не является энергонезависимой, то системная логика должна обеспечить возможность ее инициализации процессором из обычного режима работы до появления сигнала SMI#.
В системах с процессорами 6-го поколения (Pentium Pro, PII, ..) в процедуре ввода в режим SMM могут принимать участие и программируемые регистры MTRR.
