Wie kann sich mein Computer neu starten?

Es ist eine so gewöhnliche Aktivität, dass die meisten von uns wahrscheinlich nie darüber nachgedacht haben: den automatischen Neustart. Unabhängig davon, ob Sie vom Benutzer oder von der Anwendung initiiert werden, was genau passiert, wenn Ihr Computer seine eigene Energieversorgung ausschaltet?

Die heutige Question & Answer-Sitzung wird von SuperUser zur Verfügung gestellt - einer Unterteilung von Stack Exchange, einer Community-Gruppe von Q & A-Websites.

Die Frage

Super-User-Leser Seth Carnegie wundert sich über die Energieverwaltung von Computern:

Wie kann sich ein Computer neu starten? Wenn es ausgeschaltet ist, wie sagt es sich dann, dass es wieder kommen soll? Welche Art von Software kann das??

Wie in der Tat Welche Kombination von Software / Hardware-Magie macht es möglich??

Die Antwort

Der Superuser-Mitwirkende Jcrawfordor bietet eine komprimierte und detaillierte Antwort auf die Frage, die die Frage mehr als angemessen beantwortet:

Das zu lange, las es nicht Antwort: Die Stromzustände in Ihrem Computer werden durch eine Implementierung von ACPI (erweiterte Konfiguration und Stromschnittstelle) gesteuert. Nach dem Herunterfahren setzt Ihr Betriebssystem einen ACPI-Befehl, der angibt, dass der Computer neu gestartet werden muss. Daraufhin setzt das Motherboard alle Komponenten mit ihren entsprechenden Rücksetzbefehlen oder -linien zurück und folgt dann dem Bootstrap-Prozess. Das Motherboard schaltet sich nie wirklich aus, es setzt nur verschiedene Komponenten zurück und verhält sich dann so, als ob der Netzschalter gerade gedrückt worden wäre.

Lange und weiträumige, aber (meiner Meinung nach) interessantere Antwort:

Soft Power und wie es funktioniert

In den alten Tagen (na gut, okay, für einen College-Studenten wie mich waren die 90er Jahre vor langer Zeit), hatten wir AT-Motherboards (Advanced Technology) AT macht Verwaltung. Das AT-System war sehr, sehr einfach. Der Netzschalter an Ihrem Computer war ein Hardware-Kippschalter (wahrscheinlich auf der Rückseite des Gehäuses), und Ihr 120-VAC-Eingang ging direkt durch. Dadurch wurde die Stromversorgung der Stromversorgung physisch ein- und ausgeschaltet, und als dieser Schalter in der Position Aus war, war alles in Ihrem Computer völlig leer (dies machte den CMOS-Akku sehr wichtig, da ohne die Stromversorgung keine Hardware für die Hardware vorhanden war.) Uhr tickt). Da es sich bei dem Netzschalter um einen physischen Mechanismus handelt, gab es keine Möglichkeit, die Stromversorgung ein- und auszuschalten. Windows würde die berühmte Meldung "Es ist jetzt sicher, Ihren Computer auszuschalten" anzeigen, da zwar alles geparkt und zum Abschalten bereit war, das Betriebssystem jedoch nicht den Netzschalter betätigen konnte. Diese Konfiguration wurde manchmal als bezeichnet starke Kraft, denn es ist alles Hardware.

Heutzutage ist es anders, aufgrund der Wunder von ATX-Motherboards und ATX-Leistung (Das ist Advanced Technology, wenn Sie den Überblick behalten). Zusammen mit einer Reihe weiterer Fortschritte (Mini-DIN PS / 2, wer?) Hat ATX mitgebracht leichte Kraft. Soft Power bedeutet, dass die Stromversorgung des Computers per Software gesteuert werden kann. Dies brachte einige Importänderungen mit sich:

Standby-Strom: Möglicherweise haben Sie einen 5V-SB- oder 5V-Standby-Anschluss in den Pinbelegungen des Netzteils gesehen. Das Standby-Stromversorgung ist eine 5-V-Leitung zu Ihrem Motherboard, die immer eingeschaltet ist, auch wenn der Computer ausgeschaltet ist. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Netzteilschalter der PSU (falls vorhanden) zu trennen oder auszuschalten, wenn Sie moderne Computer warten, da Sie den 5-V-SB möglicherweise kurzschließen und das Motherboard beschädigen können. Dies ist auch der Grund, warum CMOS-Akkus nicht mehr so wichtig sind - der 5-V-SB wird verwendet, um den CMOS-Akku zu ersetzen, wenn das Netzteil mit Strom versorgt wird. Daher wird der CMOS-Akku nur verwendet, wenn Sie den Computer vollständig vom Computer trennen. Die 5-V-SB-Leitung ermöglicht es den Komponenten Ihres Computers (vor allem des BIOS und der Netzwerkadapter), einige einfache Software auszuführen, auch wenn der Computer ausgeschaltet ist.
Intelligente Steuerung der Stromversorgung. Wenn Sie sich eine Pinbelegung für den Motherboard-Anschluss (P1) Ihres Netzteils ansehen, werden zwei Pins angezeigt, die normalerweise beschriftet sind PS_ON und PS_RDY. Diese stehen für „Stromversorgung ein“ und „Stromversorgung bereit“. Wenn Sie gerne experimentieren, nehmen Sie ein Netzteil, das sich nicht in einem Computer befindet, schließen Sie es an und schließen Sie eine Masseleitung (eine der schwarzen Drähte) sorgfältig an die PS_ON-Leitung (die grüne Ader) an. Die Stromversorgung wird sichtbar eingeschaltet und der Lüfter läuft hoch. Die Komponenten des Motherboards, die von + 5 V SB ausgehen, schalten Ihre Stromversorgung ein und aus, indem Sie den PS_ON-Pin mit Strom versorgen. Da sich im Netzteil einige Kondensatoren und andere Komponenten befinden, die einen Moment zum Aufladen benötigen, sind die Spannungen an den Hauptausgängen des Netzteils möglicherweise nicht sofort nach dem Einschalten des Netzteils stabil. Dafür gibt es den PS_RDY-Pin. Er leuchtet auf, wenn die interne Logik des Netzteils feststellt, dass das Netzteil "bereit" ist und eine stabile Stromversorgung liefert. Das Motherboard wartet, bis PS_RDY eingeschaltet ist, um mit dem Booten fortzufahren.

So schaltet der Netzschalter den Computer nicht mehr ein. Stattdessen ist es mit den Basis-Controllern Ihres Motherboards verbunden, die erkennen, dass die Taste gedrückt wurde, und eine Reihe von Schritten ausführen, um das System vorzubereiten, einschließlich des Einschaltens von PS_ON, sodass die Stromversorgung verfügbar ist. Der Netzschalter ist nicht die einzige Möglichkeit, den Startvorgang auszulösen. Geräte an Ihrem Erweiterungsbus können dies auch tun. Dies ist wichtig, da Ihre Ethernet-Netzwerkadapter tatsächlich eingeschaltet bleiben, wenn Ihr Computer ausgeschaltet ist und nach einem bestimmten Paket sucht, das oft als "Magic-Paket" bezeichnet wird. Wenn dieses Paket an seine MAC-Adresse adressiert wird, wird der Startvorgang ausgelöst . So funktioniert „Wake-on-LAN“ (WoL). Die Uhr kann auch einen Startvorgang initiieren (die meisten BIOS ermöglichen es Ihnen, eine Uhrzeit festzulegen, zu der der Computer täglich hochfahren soll), und USB- und FireWire-Geräte können einen Startvorgang auslösen, obwohl mir dies nicht bekannt ist.

Power Control verstehen

Nun, ich erkläre die Soft Power-Sache, weil ich es für interessant halte (immer ein wichtiger Grund, warum ich Dinge erkläre) und weil Sie damit verstehen können, wie die Stromversorgung und der Betriebszustand Ihres Computers alle durch Software gesteuert werden. Bei den meisten heutigen Computern ist dieses Softwaresystem eine Implementierung des Erweiterte Konfigurations- und Stromschnittstelle oder ACPI. ACPI ist ein standardisiertes, einheitliches System, mit dem Software die Stromversorgung Ihres Computers steuert. Sie haben vielleicht von dem gehört ACPI-Leistungszustände. Der grundlegende Mechanismus der Stromsteuerung ist diese „Stromversorgungszustände“. Ihr Betriebssystem schaltet die Stromversorgungsmodi durch, indem Sie sich auf den Schalter vorbereiten (die Herunterfahren / Ruhezustand-Vorgänge, die vor dem Ausschalten der Stromversorgung ausgeführt werden) und dann das Motherboard anweisen, die Stromversorgungszustände zu wechseln . Die Machtzustände sehen so aus:

G0: Arbeiten (der Zustand Ihres Computers ist aktiviert)
G1: Sleeping (Standby-Status Ihres Computers, unterteilt in die S-Unterzustände)
- S1: Stromversorgung für CPU und RAM bleibt eingeschaltet, aber die CPU führt keine Anweisungen aus. Peripheriegeräte sind ausgeschaltet.
- S2: CPU ausgeschaltet, RAM bleibt erhalten
- S3: Alle Komponenten außer für RAM und Geräte, die einen Lebenslauf auslösen (Tastatur), sind heruntergefahren. Wenn Sie Ihrem Betriebssystem mitteilen, dass es in den Ruhezustand gehen soll, wird der Prozess angehalten und der Modus aktiviert.
- S4: Winterschlaf. Es ist absolut alles ausgeschaltet. Wenn Sie Ihrem Betriebssystem den Ruhezustand mitteilen, wird der Prozess angehalten, der Inhalt des Arbeitsspeichers wird auf der Festplatte gespeichert und der Modus wird geöffnet.
G2: Soft Off Dies ist der "Aus" -Zustand Ihres Computers. Der Strom ist für alle Geräte außer für Geräte, die einen Startvorgang auslösen können, ausgeschaltet.
G3: Mechanisch aus.

Wie geht das eigentlich zurück?

Sie werden feststellen, dass der Neustart nicht zu diesen Zuständen gehört. Was passiert also eigentlich, wenn Ihr Computer beim Neustart startet? Die Antwort mag überraschend sein, denn aus Sicht des Power-Managements ist das der Fall fast nichts. Es gibt einen ACPI-Reset-Befehl. Wenn Sie Ihrem Betriebssystem einen Neustart mitteilen, folgt es seinem normalen Herunterfahren (stoppt alle Prozesse, führt einige Wartungsarbeiten durch, hebt das Dateisystem auf, usw.) und anschließend als letzten Schritt, anstatt die Maschine in den Stromversorgungszustand zu versetzen G2 (als wenn Sie es einfach gesagt hätten, es sei Herunterfahren), setzt es den Reset-Befehl. Dies wird im Allgemeinen als "Reset-Register" bezeichnet, da es, wie bei den meisten ACPI-Schnittstellen, nur eine Adresse ist, an die ein bestimmter Wert geschrieben werden sollte, um einen Reset anzufordern. Ich zitiere die 2.0-Spezifikation, was sie macht:

Der optionale ACPI-Rücksetzmechanismus legt einen Standardmechanismus fest, der ein vollständiges Zurücksetzen des Systems ermöglicht. Bei der Implementierung muss dieser Mechanismus das gesamte System zurücksetzen. Dies umfasst Prozessoren, Kernlogik, alle Busse und alle Peripheriegeräte. Aus OSPM-Sicht ist das Feststellen des Rücksetzmechanismus das logische Äquivalent zum Aus- und Wiedereinschalten der Maschine. Nachdem die OSPM nach einem Reset die Kontrolle erlangt hat, führt sie ähnliche Aktionen wie bei einem Kaltstart aus.

Wenn also das Reset-Register gesetzt ist, geschieht dies nacheinander.

Alle Logik wird zurückgesetzt. Dies bedeutet, dass die entsprechenden Rücksetzbefehle an verschiedene Hardwarebits gesendet werden, einschließlich CPU, Speichercontroller, Peripheriecontroller usw. In den meisten Fällen bedeutet dies einfach das Aufleuchten einer physischen RST-Leitung, wie AndrejaKo oben gezeigt hat.
Der Computer wird dann gebootet. Dies ist der Teil „Aktionen auf ähnliche Weise wie bei einem Kaltstart ausführen“. Das Motherboard führt die gleichen Schritte aus, als wäre das Netzteil nach dem Drücken des Netzschalters gerade betriebsbereit.

Der Endeffekt dieser beiden Schritte (die sich tatsächlich in sehr viele weitere Schritte aufteilen) ist, dass alles wie der Computer aussieht, der gerade hochgefahren wurde, die Stromversorgung aber tatsächlich die ganze Zeit dauerte. Dies bedeutet weniger Zeit zum Herunterfahren und Hochfahren (da Sie nicht warten müssen, bis die Stromversorgung bereit ist), und vor allem das Starten des Betriebssystems kann durch das Herunterfahren des Betriebssystems eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass kein weiterer Start-Trigger verwendet werden muss (WoL usw.), und Sie können Reboot als effektive Methode zum Remote-Reset des Systems verwenden, wenn Sie keine Möglichkeit zum Booten haben.

Das war eine lange Antwort. Aber hey, hoffentlich wissen Sie jetzt mehr über das Power Management von Computern. Ich habe sicherlich einige Dinge gelernt, die das erforschen.