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La question
Le lecteur de SuperUser, Seth Carnegie, s'interroge sur la gestion de l'alimentation des ordinateurs:
How can a computer restart itself? After it’s off, how does it tell itself to come back on again? What kind of software is it that can do this?
Comment en effet? Quelle combinaison de magie logiciel / matériel est à l'origine de cela?
La réponse
Le trop long, je ne l’ai pas lu, réponds: Les états d'alimentation de votre ordinateur sont contrôlés par une implémentation d'ACPI (configuration avancée et interface d'alimentation). À la fin du processus d'arrêt, votre système d'exploitation définit une commande ACPI indiquant que l'ordinateur doit redémarrer. En réponse, la carte mère réinitialise tous les composants à l'aide de leurs commandes ou lignes de réinitialisation respectives, puis suit le processus d'amorçage. En réalité, la carte mère ne s'éteint jamais, elle réinitialise uniquement divers composants, puis se comporte comme si le bouton d'alimentation venait juste d'être appuyé.
Réponse longue et décousue mais (à mon avis) plus intéressante:
Soft Power et son fonctionnement
Dans les temps anciens (bon, d'accord, pour un étudiant comme moi, il y a très longtemps, les années 90), nous avions des cartes mères AT (Advanced Technology) avec Au pouvoir la gestion. Le système d'alimentation AT était très, très simple. Le bouton d’alimentation de votre ordinateur était une bascule matérielle (probablement située à l’arrière du boîtier) et votre entrée 120vac le traversait. Cela allumait et éteignait physiquement votre alimentation, et lorsque cet interrupteur était en position Off, tout dans votre ordinateur était complètement à plat (cela rendait la pile CMOS très importante, car sans elle, il n'y avait pas d'alimentation pour conserver le matériel tic-tac d'horloge). Étant donné que l'interrupteur d'alimentation était un mécanisme physique, il n'existait aucun moyen logiciel d'allumer et d'éteindre l'alimentation. Windows affiche le fameux message «Il est maintenant sûr d'éteindre votre ordinateur» car, bien que tout soit parqué et prêt à être éteint, il n'était pas possible pour le système d'exploitation d'inverser le commutateur d'alimentation. Cette configuration a parfois été appelée puissance dure, car tout est matériel.
De nos jours, les choses sont différentes, à cause des merveilles des cartes mères ATX et Puissance ATX (c’est la technologie de pointe eXtended si vous gardez la trace). Parallèlement à plusieurs autres avancées (mini-DIN PS / 2, ça vous tente?), ATX a douce puissance. Le soft power signifie que l’alimentation de l’ordinateur peut être contrôlée par un logiciel. Cela a entraîné quelques modifications d'importation:
- Veille: vous avez peut-être vu un connecteur «5v SB» ou «5v veille» étiqueté dans les broches de l'alimentation. le alimentation de secours est une ligne 5v sur votre carte mère qui est toujours allumée, même lorsque l’ordinateur est éteint. C’est pourquoi il est important de débrancher ou d’éteindre un commutateur matériel PSU (le cas échéant) lors de la maintenance d’ordinateurs modernes. En effet, même éteint, vous pourriez éventuellement court-circuiter le SB 5v et endommager la carte mère. C’est aussi la raison pour laquelle les piles CMOS ne sont plus aussi importantes: le SB 5v est utilisé pour remplacer la pile CMOS lorsque l’alimentation est alimentée par le secteur. La pile CMOS n’est utilisée que lorsque vous débranchez complètement l’ordinateur. La ligne 5v SB permet surtout aux composants de votre ordinateur (principalement le BIOS et les adaptateurs réseau) de continuer à exécuter un logiciel simple, même lorsque l’ordinateur est éteint.
- Contrôle intelligent de l'alimentation. Si vous examinez un brochage du connecteur de la carte mère de votre bloc d’alimentation (P1), vous remarquerez que deux broches sont généralement nommées PS_ON et PS_RDY. Celles-ci signifient «alimentation active» et «alimentation prête». Si vous aimez expérimenter, prenez une source d’alimentation qui n’est pas dans un ordinateur, branchez-la et court-circuitez avec précaution une ligne de terre (l’un des fils noirs) à la ligne PS_ON (le fil vert). L’alimentation s’allumera visiblement et le ventilateur tournera. Les composants de la carte mère fonctionnant sous + 5V SB allument et éteignent votre alimentation en connectant l’alimentation à la broche PS_ON. Certains condensateurs et autres composants de l’alimentation prenant un moment pour se charger, il se peut que les tensions provenant des sorties principales de l’alimentation ne soient pas stables immédiatement après la mise sous tension du bloc d’alimentation. C’est à cela que sert la broche PS_RDY. Elle s’allume lorsque la logique interne de l’alimentation détermine que celle-ci est «prête» et fournira une alimentation stable. La carte mère attend que PS_RDY soit activé pour continuer à démarrer.
Ainsi, votre commutateur d’alimentation ne met plus l'ordinateur sous tension. Au lieu de cela, il est connecté aux contrôleurs de base de votre carte mère, qui détectent que le bouton a été enfoncé et exécutent un certain nombre d’étapes pour préparer le système, y compris l’éclairage de PS_ON pour que l’alimentation soit disponible. Le bouton d'alimentation n'est pas le seul moyen de déclencher le processus de démarrage, les périphériques de votre bus d'extension peuvent également le faire.Ceci est important car vos cartes réseau Ethernet restent allumées lorsque votre ordinateur est éteint et recherchent un paquet très spécifique, souvent appelé «paquet magique». S'ils détectent ce paquet adressé à leur adresse MAC, ils déclencheront le processus de démarrage.. Voici comment fonctionne «Wake-on-LAN» (WoL). L’horloge peut également lancer un démarrage (la plupart des BIOS vous permettent de régler l’heure de démarrage de l’ordinateur tous les jours), et les périphériques USB et FireWire peuvent déclencher un démarrage, bien que je ne sois au courant d’aucune implémentation de cela.
Comprendre le contrôle de puissance
Eh bien, j’explique le soft power à la fois parce que je trouve que c’est intéressant (c’est toujours une raison essentielle pour expliquer les choses) et parce que cela vous permet de comprendre comment l’alimentation et l’état de fonctionnement de votre ordinateur sont tous contrôlés par logiciel. Dans la plupart des ordinateurs actuels, ce système logiciel est une implémentation de la Configuration avancée et interface d'alimentation, ou ACPI. ACPI est un système normalisé et unifié permettant à un logiciel de contrôler le système d’alimentation de votre ordinateur. Vous avez peut-être entendu parler du États d'alimentation ACPI. Le mécanisme de base du contrôle de l'alimentation est constitué de ces «états d'alimentation», votre système d'exploitation bascule entre les modes d'alimentation en se préparant au basculement (processus d'arrêt / mise en veille prolongée qui se produisent avant la mise hors tension réelle), puis en commandant à la carte mère de passer en mode d'alimentation.. Les états de puissance ressemblent à ceci:
- G0: en état de marche (état d’activation de votre ordinateur)
-
G1: Sleeping (les états de veille de votre ordinateur, divisés en sous-états S)
- S1: le processeur et la RAM restent sous tension, mais le processeur n'exécute pas d'instructions. Les périphériques sont éteints.
- S2: CPU éteint, RAM conservée
- S3: Tous les composants sont mis hors tension, à l'exception de la RAM et des périphériques qui déclencheront une reprise (clavier). Lorsque vous dites à votre système d'exploitation de «mettre en veille», il arrête les processus, puis passe à ce mode.
- S4: Hibernation. Absolument tout est éteint. Lorsque vous indiquez à votre système d'exploitation de mettre en veille Hibernate, il arrête les processus, enregistre le contenu de la RAM sur le disque, puis passe à ce mode.
- G2: Soft Off. c’est l’état «éteint» de votre ordinateur. Tout est mis hors tension, à l'exception des périphériques pouvant déclencher un démarrage.
- G3: Arrêt mécanique.
Comment se passe la réinitialisation
Vous remarquerez que le redémarrage n’est pas l’un de ces états. Alors, que se passe-t-il lorsque votre ordinateur redémarre? La réponse peut être surprenante, car du point de vue de la gestion de l’énergie, presque rien. Il y a une commande de réinitialisation ACPI. Lorsque vous demandez à votre système d'exploitation de redémarrer l'ordinateur, celui-ci suit son processus d'arrêt normal (arrête tous vos processus, effectue un peu de maintenance, démonte vos systèmes de fichiers, etc.), puis effectue la dernière étape au lieu d'envoyer la machine à l'état d'alimentation. G2 (comme si vous l'aviez simplement dit de fermer), la commande de réinitialisation est définie. C’est ce que l’on appelle généralement le «registre de réinitialisation», car, comme la plupart des interfaces ACPI, il s’agit simplement d’une adresse sur laquelle une valeur spécifique doit être écrite pour demander une réinitialisation. Je citerai la spécification 2.0 sur ce qu’elle fait:
The optional ACPI reset mechanism specifies a standard mechanism that provides a complete system reset. When implemented, this mechanism must reset the entire system. This includes processors, core logic, all buses, and all peripherals. From an OSPM perspective, asserting the reset mechanism is the logical equivalent to power cycling the machine. Upon gaining control after a reset, OSPM will perform actions in like manner to a cold boot.
Ainsi, lorsque le registre de réinitialisation est défini, quelques événements se produisent en séquence.
- Toute la logique est réinitialisée. Cela signifie qu’il faut envoyer les commandes de réinitialisation respectives à divers éléments du matériel, y compris la CPU, le contrôleur de mémoire, les contrôleurs de périphériques, etc. Dans la plupart des cas, cela signifie simplement qu’il faut allumer un fil RST physique, comme l’a montré AndrejaKo ci-dessus.
- L'ordinateur est alors démarré. C’est la partie «effectuer des actions de la même manière que pour un démarrage à froid». La carte mère effectue les mêmes opérations que si l'alimentation venait juste d'être prête après que le bouton d'alimentation a été enfoncé.
L’effet final de ces deux étapes (qui se divisent en beaucoup d’autres étapes) est qu’il ressemble à tout, tout comme l’ordinateur qui vient d’être démarré, mais le courant est resté allumé. Cela signifie moins de temps d’arrêt et de démarrage (car vous n’avez pas besoin d’attendre que l’alimentation soit prête), et surtout, le démarrage du démarrage est provoqué par l’arrêt du système d’exploitation. Cela signifie qu’un autre déclencheur de démarrage n’a pas besoin d’être utilisé (WoL, etc.) et vous permet d’utiliser Reboot comme moyen efficace de réinitialiser le système à distance, lorsque vous n’avez pas le moyen de déclencher l’amorçage.
C'était une longue réponse. Mais bon, j'espère que vous en savez plus sur la gestion de l'alimentation des ordinateurs maintenant. J'ai certainement appris certaines choses en recherchant cela.
Avez-vous quelque chose à ajouter à l'explication? Sound off dans les commentaires. Voulez-vous lire plus de réponses d'autres utilisateurs de Stack Exchange doués en technologie? Découvrez le fil de discussion complet ici.
