Что новые версии UEFI-стандартов нам готовят, часть вторая, ACPI 6.0
Продолжаем знакомство с новыми возможностями недавно вышедших из под пера UEFI Forum стандартов, и если в предыдущей части речь шла о внутреннем стандарте PI, то на этот раз она пойдет об ACPI 6.0 и его отличиях от предыдущей версии 5.1.
Если вам интересно, что именно изменилось за 10 месяцев разработки стандарта, и какими новшествами нас порадуют или огорчат будущие системы с поддержкой ACPI 6.0 — добро пожаловать под кат.
Что вообще такое ACPI
ACPI 6.0
С момента выпуска предыдущей версии 5.1. прошел почти год, но каких-то радикальных изменений в новом стандарте не случилось, что позволит производителям прошивок реализовать его поддержку в достаточно короткие сроки.
Для начала я перечислю все заметные изменения, а потом уже постараюсь дать развернутый комментарий по каждой группе. Поехали!
Поддержка NVDIMM
Поддержка USB-C
Add USB-C Connection support to _UPC — теперь у каждого USB-порта можно узнать, является ли он портом USB Type C и если да, то какие именно новые режимы поддерживает.
Обновление для языка ASL
Температуры, питания и производительность
Standby Thermal Trip — возможность при сильном превышении температуры какой-либо части платы перейти в S3 вместо полного отключения, что позволит потерять меньше данных.
Adding Support for Faster Thermal Sampling — возможность для производителя платы указать период опроса датчиков температуры (минимальное значение — 0,1 с), которой не было ранее. Позволит улучшить скорость реакции драйвера OSPM на изменения температуры компонентов.
Adjust max p-states — поддержка более 16 промежуточных состояний питания (по простому — пар «множитель CPU — желаемое напряжение») для находящейся под нагрузкой (т.е в состоянии С0) системы. Позволит точнее сэкономить еще немного энергии на мобильных ПК.
ACPI Low Power Idle Table and _LPD proposal — новые таблица и метод для перехода в энергосберегающие состояния LPI. Работают они пока только на Haswell и более новых процессорах Intel, только в Windows и только при наличии Intel Power Engine Plug-in, так что пока толку от этого новшества не много.
CPPC heterogeneous performance capabilities — поддержка технологии CPPC от Intel. Еще один способ управления нагрузкой, в добавок к десятку уже имеющихся. Тоже только для Haswell+, но на этот раз драйвером для Linux не обделили.
Поддержка архитектуры ARM
Остальное
Совсем немного про NVDIMM
Обещал рассказать, чем поддержка NVDIMM чревата простому пользователю — и расскажу.
Даже без самой NVDIMM (о плюсах которой можно почитать, например, здесь) таблица NFIT позволит прошивке отобразить любой непрерывный файл в память и сообщить ОС, что он там и что с него можно загрузиться. Это, в свою очередь, позволит UEFI загружаться не только с физических носителей, но и из ISO-образов, с виртуальных дисков, с любых блочных устройств (даже без ФС) и т.п. Фишку, скорее всего, подсмотрели у GRUB’а, который так умеет уже лет десять, но она от этого не становится менее полезной.
Заключение
В отличие от PI 1.4, в котором почти ничего интересного и не было, в новой версии ACPI добавилось несколько приятных как пользователю (NFIT, кнопки, USB-C), так и разработчику (ASL 2.0, новые макросы, больше возможностей для контроля температуры) вещей. Ну и самих себя UEFI Forum не обделили, добавив скопом все недавние энергосберегающие технологии Intel и оставив задел на будущую версию для ARM и Linaro.
Ждем теперь, когда производители UEFI-платформ (т.е AMI, Phoenix и Insyde) объявят и поддержке ACPI 6.0 в своих продуктах.
Компьютер с ACPI на базе x64 Windows 10
Windows 10
Привет! Мы продолжаем разбирать операционную систему Windows 10! Сегодня вы узнаете как настроить параметры устройства «Компьютер с ACPI на базе x64» на компьютере Windows 10. Вы сможете узнать состояние устройства, сможете обновить драйвер, сможете узнать значения свойств устройства и т.д.
Чтобы открыть параметры устройства, внизу экрана слева откройте меню «Пуск». В открывшемся окне нажмите на вкладку или значок «Параметры».
Далее, на странице «Параметры» нажмите на вкладку «Устройства».
Далее, на странице «Устройства», внизу страницы, нажмите на вкладку «Диспетчер устройств».
Далее, на странице «Диспетчер устройств» нажмите два раза на вкладку «Компьютер». У вас откроются вложения. Нажмите два раза на вкладку устройства — Компьютер с ACPI на базе x64 .
Далее, у вас откроется окно «Свойства Компьютер с ACPI на базе x64». Здесь вы сможете настроить параметры устройства.
Общие:
— Здесь вы можете узнать состояние устройства.
Драйвер:
— Вы можете узнать поставщика драйвера.
— Дату разработки драйвера.
— Цифровую подпись драйвера.
— Сведения о файлах драйвера.
— Вы можете обновить драйвер.
— Вы можете откатить драйвер к предыдущему, если устройство работает не правильно.
— Вы можете отключить устройство.
— Вы можете удалить драйвер.
Сведения:
— Вы можете узнать значения свойств устройства.
— Выберите свойство и вам автоматически покажут его значение.
— Например, вы можете узнать ранг драйвера, секцию INF файла, код проблемы, ранг миграции устройства и т.д.
Что такое ACPI?
Многим из вас знакомо слово ACPI. Кто-то видел его в статьях про NT-системы, кто-то в Диспетчере устройств, а кто-то еще где-нибудь. Однако далеко не все хорошо знают, что это такое. Обычное определение вроде «ACPI — это менеджер питания» слишком поверхностно отражает суть этой системной архитектуры. Между прочим, с приходом ACPI в индустрию канули в лету «разборки» между BIOS’ом и операционкой, появился спящий режим и еще куча полезных функций, о которых раньше можно было только мечтать. Конечно, на полноту изложения данный материал не претендует, но ответ на вопрос, вынесенный в заголовок, дает. Итак, что же такое ACPI?
Промышленный стандарт управления питанием компьютера и его устройствами с помощью ОС был необходим технологии как воздух, ведь постоянные конфликты операционной системы и оборудования мешали разработке и того, и другого. BIOS никак не мог угодить операционке, она — ему. Каждый хотел конфигурировать устройства по-своему. Представляете, что бы было, если бы не существовал ACPI при нынешнем многообразии различных девайсов? Даже подумать страшно. Вот поэтому ведущими IT-компаниями было принято решение отделить «софт от харда» и разработать системную архитектуру, которая брала бы на себя всю тяжесть общения с BIOS’ом. Заодно разработчики не забыли об энергопотреблении, поэтому ACPI еще должен был управлять питанием. 1 декабря 1996 года консорциум, состоящий из Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd. и Toshiba Corporation, объявил о завершении работы над новым стандартом — ACPI, что расшифровывается как Advanced Configuration and Power Interface, или расширенный интерфейс конфигурирования и управления питанием компьютера. ACPI состоял из множества составляющих, главной из которых был специальный участок кода BIOS, обеспечивающий поддержку компьютером новой архитектуры. То есть со старым оборудованием новый стандарт был несовместим.
Разумеется, это повлекло за собой обновление парка компьютеров. Как это обычно делается, мы с вами, уважаемые читатели, очень хорошо знаем. За примером даже ходить далеко не надо — достаточно вспомнить историю с PCI-E. Правда, парк компьютеров еще не полностью обновился, ведь апгрейд обходится достаточно дорого. Но, как ни крути, плата без PCI-E уже считается устаревшей. С ACPI было точно так же, только польза от него не так сомнительна. Скорее даже наоборот, ведь вместе с ACPI пришел APIC, а это значит, что одно прерывание теперь могло использоваться несколькими устройствами! Для того времени это была настоящая сенсация. Первым процессором с поддержкой ACPI можно считать самый ранний Celeron, однако поддержка нового интерфейса была реализована настолько криво, что эту функцию приходилось отключать. Важно также отметить, что ACPI окончательно вытеснил Plug and Play и, по словам создателей, «обеспечил использование существующих интерфейсных разъемов более безопасным и потенциально более эффективным способом». Помимо участка кода BIOS, в состав ACPI также входила улучшенная схема управления питанием (Advanced Power Management), прикладной программный интерфейс (API), специальный машинный язык (ACPI Machine Language) и еще некоторые полезные вещи. Появился новый термин — OS Power Management, где ACPI, разумеется, отводилась главная роль.
Основные цели разработки
1. Компьютерная система должна выполнять конфигурирование устройств программными средствами. Управление питанием должно быть более
функциональным и безопасным.
2. Использование ПК должно стать более экономичным.
3. Разработчики оборудования имеют максимальную свободу при проектировании готовых систем: от самых легких решений до самых экстремальных при полной поддержке ОС.
4. Политика управления питанием слишком сложна для реализации в ROM BIOS, поэтому должна осуществляться исключительно самой ОС.
5. Унификация всех алгоритмов питания в единый стандарт ACPI позволит избавиться от конфликтов операционной системы и BIOS’а в вопросах конфигурирования устройств.
6. ОС развивается независимо от аппаратного обеспечения, поэтому на всех ACPI-совместимых машинах можно будет добиться увеличения
производительности и стабильности за счет смены операционной системы.
Нужно сказать, что разработчики своих целей достигли. Стоит рассмотреть структуру работы ACPI подробно.
Структура ACPI
Чтобы понять, как работает та или иная технология, необходим хороший пример. В технической документации разработчики пишут следующее: «Предположим, что ОС имеет политику разделения всех запросов ввода/вывода на ленивых и неленивых. Ленивые запросы (редактирование текста или электронных таблиц) объединяются в группы и исполняются устройством только тогда, когда оно начинает работать по какой-либо _другой_ причине. Неленивые операции заставляют устройство работать при первой же отправке запроса». Для ОС важно различать, какие операции являются ленивыми, а какие — нет. Кроме того, система должна знать состояние всех своих устройств, ведь выключенный девайс никогда ничего делать не станет. Все это обеспечивает ACPI. В то время, когда какая-то железка простаивает без дела, ACPI-драйвер снижает ей мощность питания и вместе с этим уменьшает общее энергопотребление работающей системы. Представьте, что в вашем системном блоке установлен автоответчик. Его задача — отвечать на входящие звонки. Разумеется, вам звонят не постоянно, поэтому большую часть времени автоответчик совершенно ничего не делает, зря потребляя драгоценную электроэнергию. Это очень нерационально. Поэтому ACPI создает девайсу специальную политику поведения, согласно которой он входит в состояние глубокого сна, однако при входящем звонке устройство проснется в течение одной секунды и ответит на вызов. Разумеется, есть одно но: автоответчик обязательно должен быть ACPI-совместимым.
Как было сказано выше, появилось новое состояние оборудования — спящий режим. Состояние всех устройств сохраняется на жесткий диск, а затем может быть восстановлено при следующей загрузке операционной системы. Преимущества спящего режима очевидны. Это быстрый старт системы, возможность продолжения работы с того места, где остановился в прошлый раз, практически моментальное выключение. К минусам можно отнести лишь обязательное наличие файла hiberfil.sys размером с оперативку и остающиеся в памяти невыгруженные dll’ки, которые со временем тормозят работу. Тем не менее, эта фича хорошо прижилась в народе, и многие ею пользуются. Производители корпусов стали даже выпускать модели с двумя кнопками: включение/выключение и спящий режим. Отныне любая кнопка на системном блоке (кроме Reset, конечно) являются программируемой — ACPI позволяет переопределять их. Откройте апплет Электропитание в Панели управления, вкладка Дополнительно. Видите, здесь можно переназначить действия кнопок на вашем корпусе. Благодаря возможностям ACPI мы можем отправлять компьютер в спящий режим по нажатию кнопки Power на системном блоке (если системный блок ATX — впрочем, AT уже можно найти только в музее). ..\Электропитание.jpg. ..\ACPI.jpg Все устройства подключаются к виртуальной ACPI-шине, хотя реальный ввод/вывод идет через обычные интерфейсы (IDE, AGP и т.д.). В этом можно убедиться, если в Диспетчере устройств в меню Вид выбрать пункт Устройства по подключению. Сначала Windows загружает ACPI-драйвер, опрашивающий ACPI-контроллер на предмет подключенных к нему устройств, главным из которых является PCI-шина. Затем выявляются подключенные платы расширения, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут определены все шины и подключенные к ним устройства. ..\Device.jpg ACPI состоит из трех компонентов: ACPI-регистры, ACPI BIOS и ACPI-таблица.
ACPI-таблица. ACPI-таблица описывает интерфейсы аппаратных средств. Некоторые из этих описаний могут ограничивать использование устройством каких-либо функций, но большинство из них позволяют устройствам выполнять произвольные последовательности операций. ACPI-таблица содержит так называемые блоки определения (Definition Blocks), которые могут быть запрограммированы из-под ОС. Другими словами, ACPI использует встроенный интерпретатор псевдокода, называемый ACPI Machine Language (AML). AML исполняет код, содержащийся в блоках определения.
ACPI-регистры. Здесь содержится ограниченная часть описания интерфейсов из ACPI-таблиц для быстрого доступа к таким данным.
ACPI BIOS. Это часть кода BIOS, которая совместима с ACPI-спецификациями. Как правило, это код, отвечающий за загрузку, засыпание/пробуждение и перезагрузку машины. ACPI-таблицы также обеспечиваются за счет ACPI BIOS.
ACPI и железо
Специальная таблица описывает поведение обычных и ACPI-совместимых программных и аппаратных средств.
| Тип железа | Обычная OS | ACPI OS с OSPM |
| Обычное железо | Обычная ОС на обычном оборудовании делает то, что делала всегда | Если ОС испытывает недостаток в поддержке нужного железа, она осуществляется исключительно за счет BIOS |
| Обычное и ACPI-железо в одной машине | Работает точно так же, как обычная ОС на обычном железе | Во время загрузки ОС переключает совместимое оборудование из обычного режима в режим OSPM/ACPI, и с этого момента система имеет поддержку OSPM/ACPI |
| Только ACPI-железо | Управление питанием отсутствует | Полная поддержка всех функций OSPM/ACPI |
Выводы и заключение
1. Концепция ACPI одинакова для всех типов компьютеров включая десктопы, лэптопы, КПК, мобильные телефоны, рабочие станции и серверы.
2. Новая системная архитектура является достаточно переносимой — как между различными ОС, так и между процессорами.
3. Внедрение ACPI в ОС позволило несколько упростить (и удешевить) разработку кода BIOS, исключив из него примитивные энергоуправляющие функции.
4. Появление этой архитектуры значительно увеличило стабильность работы операционных систем и повысило безопасность использования оборудования.
5. Существование столь большого парка мобильных компьютеров вряд ли было бы возможным без ACPI. Динамическое управление питанием отлично экономит батарею.