ACPI操作系统关机状态讲解分享

ACPI操作系统关机状态讲解分享

  首先我们来看，操作系统是通过什么来区分关机、重启以及关机后再开机的，这里就要引入一个概念 —— 高级配置电源管理（ Advanced  Configuration  and  Power

Interface），简称 ACPI。

ACPI 是 1997 年由多家公司共同提出、制定的操作系统电源管理、硬件配置接口，是一种开放标准。

ACPI 整体框架图

框架还是比较复杂，不过我们不是去深挖 ACPI 的，而是看 ACPI 是如何决定计算机的重启等操作的。

ACPI 规范定义了一台兼容 ACPI 的计算机系统可以有以下七个状态（所谓的全局状态）：

G0(S0)：正常工作状态。计算机的正常工作状态-操作系统和应用程序都在运行。

G1：睡眠。这个状态还可以再细分为以下几种：

（1）S0ix：Modern Standby。在这种睡眠状态下，计算机还能联网，音乐还可以播放，其余大部分应用处于暂停 的状态，轻按任意键即可登录账户并进入工作状态。

（2）S1：比较耗电的睡眠模式。CPU 的所有寄存器被刷新，并且停止执行指令，但 CPU 和内存的电源会被维持。（3）S2：一种比 S1  更深的睡眠状态，会停止 CPU 的电源供应，这种模式通常不被采用。

（4）S3：称为 Suspend to RAM，简称 STR。这个模式就是计算机上常见的“睡眠”

（5）S4：称为 Suspend to Disk，也是常说的“休眠”，其和 S3 的差别在于，S4 消耗的时间更长，而且如果此时系统断电，S3 状态下没有保存的数据会丢失，而 S4 状态下不会影响。

G2(S5)：称为 Soft Off。此状态和下面所所述的 G3 (S6) 类似，不过在这个状态下，系统仍可以被部分设备（如键盘等）唤醒。

G3(S6)：称为 Mechanical Off。此状态下所有部件断电， 需要再次按下电源键才能唤醒。

虽然看起来一直没有提到重启，但从 ACPI 规范下计算机的几种状态，却可以看出其不同的运行模式和唤醒模式， 这和马上要讲到的重启都是有关联的。

其实重启也分很多个种类，而我们平时最常接触到的重启，叫 hard reset，其通过信号通知所有芯片、外围网卡等等一起进行 reset 操作，使系统大多数寄存器重置到缺省值（默认值），而后 CPU  从 reset vector  开始执行程序。

在这个过程中系统不会完全断电，不会进入 G3 (S6) 的状态，CPU 在其它组件的协助下执行 reset 的相关程序。

而关机再开机的过程中，系统会完全切断电源，即进入G3 (S6) 的状态，让所有寄存器均恢复到初始状态，整个过程需要执行的程序会更多，速度上也会更慢一些。

那么重启和关机再开机该怎么选择？

我们选择重启计算机，可能是计算机进行了软件更新或者系统更新，亦或是系统的某个部件出了问题。（比如某些人员经常下班后不关机电脑长时间运行，不仅费电， 还会导致一些莫名其妙的问题，无无法连接网络、蓝牙等部件异常等）

一般情况下，如果是系统希望我们进行重启，那就按照要求进行重启就行。因为在软件或系统进行更新，计算机需要重新加载配置文件，这时候重启会显得更加的有针对性并且效率较高。

而当计算机的部分功能出现障碍时，由于重启无法保证 所有寄存器都恢复到默认状态，所以就会导致重启也可能解 决不了问题，所以这时候就需要通过关机的方式来尝试解决。

以下杂谈

操作系统按应用领域可以划分为四种：桌面操作系统、 服务器操作系统、移动操作系统和其他操作系统（云、嵌入式、物联网操作系统等）。

操作系统是十分复杂、庞大的，一个小小的关机操作背后都隐藏有如此丰富的知识点。操作系统有多复杂呢，曾经有个比喻：开发 CPU 就好比攀登珠穆朗玛峰，开发操作系统就好比探索马里亚纳海沟。都会面临非常大的困难，具体有多大困难呢，举个例子：

微软开发 Vista 操作系统时用掉的研发经费在 200 亿美金以上，开发 Windows XP 时集中了 5000 多名的程序员来编写代码。

如今大家对 Windows、安卓、iOS 等操作系统都习以为常，但实际上开发一个操作系统的工作量非常大。

举例来说，Windows XP 有代码 4000 万行，Windows 7 有代码 4000 万行，3.6 版本的 Linux 内核代码就有 1590 万行，而 Linux 的发行版 Debian 系统代码行数达 6500 万行，而且这些代码还都是经过软件厂商反复精简的结果。如果对几千万代码行数的工作量没有概念，可以参照一个案例：“WPS  代码大约在百万行这个级别，而雷军执掌的金山软件重写WPS 用了 3 年时间。”

而现阶段，我国市场上的国产操作系统达 10 种以上，其中主流的包括 UOS（统信软件）、麒麟 OS、普华软件、中兴新支点、凝思、中科方德、华为欧拉 OpenEuler 等，但它们大多是以 Linux 为基础的二次开发。且相比之下，国内做操作系统的公司的开发人员，大一些的有几百人，小的甚至不足百人。前一段看新闻说俄罗斯已经无法下载 windows10 和windows11 了，居安思危我们也要加快脚步。（人家说的是正版，盗版另说，不过这涉及另外一个问题了：软件正版化） 幸好国人坚持不懈，一点点在相关领域不断取得成就。这几天看到有国产显卡发布的消息，预计 11 月 11 日上市，是国内率先支持 Windows  环境和 DirectX  图形接口的 GPU，倍感欣慰，希望国产化在相关领域不断突破，逐一打破外国垄断。