¿Cómo puede mi computadora reiniciarse?

Es una actividad de lugar tan común que la mayoría de nosotros probablemente nunca nos hemos detenido a pensar: el reinicio automático. Ya sea un usuario o una aplicación iniciada, qué sucede exactamente cuando su computadora cambia su propia energía?

La sesión de Preguntas y Respuestas de hoy nos llega por cortesía de SuperUser, una subdivisión de Stack Exchange, una agrupación impulsada por la comunidad de sitios web de preguntas y respuestas.

La pregunta

El lector Superusuario Seth Carnegie se pregunta sobre la administración de energía de la computadora:

¿Cómo puede una computadora reiniciarse? Después de que se haya apagado, ¿cómo se dice a sí mismo que vuelva de nuevo? ¿Qué tipo de software es el que puede hacer esto??

¿Cómo de hecho? Qué combinación de software / hardware magic lo hace realidad?

La respuesta

El colaborador de Superusuario Jcrawfordor ofrece una respuesta condensada y detallada a la pregunta que aborda más que adecuadamente la pregunta:

La respuesta demasiado larga, no leí: Los estados de energía en su computadora están controlados por una implementación de ACPI (configuración avanzada e interfaz de energía). Al final de un proceso de apagado, su sistema operativo establece un comando ACPI que indica que la computadora debe reiniciarse. En respuesta, la placa base restablece todos los componentes utilizando sus respectivos comandos o líneas de reinicio y luego sigue el proceso de arranque. La placa base nunca se apaga, solo restablece varios componentes y se comporta como si se hubiera presionado el botón de encendido.

Larga y divagante pero (en mi opinión) la respuesta más interesante:

Soft power y como funciona

En los viejos tiempos (bueno, bueno, para un estudiante universitario como yo, los años 90 era hace mucho tiempo), teníamos placas base AT (Tecnología Avanzada) con En el poder administración. El sistema de poder AT era muy, muy simple. El botón de encendido en su computadora era un interruptor de hardware (probablemente en la parte posterior de la caja) y su entrada de 120vac fue directa. Físicamente encendió y apagó la alimentación de su fuente de alimentación, y cuando este interruptor estaba en la posición de Apagado, todo en su computadora estaba completamente agotado (esto hizo que la batería CMOS fuera muy importante, ya que sin ella no había fuente de alimentación para mantener el hardware tictac del reloj). Debido a que el interruptor de encendido era un mecanismo físico, no había una forma de software para encender y apagar la alimentación. Windows mostraría el famoso mensaje "Ahora es seguro apagar la computadora" porque, aunque todo estaba estacionado y listo para apagarse, no era posible que el sistema operativo realmente moviera el interruptor de encendido. Esta configuración fue referida a veces como poder duro, porque todo es hardware.

Hoy en día las cosas son diferentes, debido a las maravillas de las placas madre ATX y Poder ATX (Eso es tecnología avanzada, eXtendido si está siguiendo la pista). Junto con una serie de otros avances (mini-DIN PS / 2, ¿alguien?), ATX trajo Poder suave. La potencia suave significa que la potencia de la computadora puede ser controlada por software. Esto trajo algunos cambios de importación:

• Alimentación en espera: es posible que haya visto un conector de “5v SB” o “5v en espera” etiquetado en las patillas de la fuente de alimentación. los fuente de alimentación de reserva es una línea de 5 voltios a su placa base que siempre está encendida, incluso cuando la computadora está apagada. Esta es la razón por la que es importante desconectar o apagar un interruptor de la PSU (si está presente) al dar servicio a las computadoras modernas, ya que incluso cuando está apagado, podría provocar un cortocircuito en el 5v SB y dañar la placa base. Esta es la razón por la que las baterías CMOS ya no son tan importantes: el 5v SB se usa para reemplazar la batería cuando la fuente de alimentación tiene alimentación de red, por lo que la batería CMOS solo se usa cuando desenchufa la computadora por completo. La línea 5v SB permite, de manera importante, que los componentes de su computadora (lo más importante, el BIOS y los adaptadores de red) sigan ejecutando algunos programas simples incluso cuando la computadora está apagada.
• Control de alimentación inteligente. Si observa un pinout para el conector de la placa base (P1) de su fuente de alimentación, notará dos pines etiquetados normalmente PS_ON y PS_RDY. Estos representan "fuente de alimentación encendida" y "fuente de alimentación lista". Si te gusta experimentar, toma una fuente de alimentación que no esté en una computadora, enchúfala y corta con cuidado una línea de tierra (uno de los cables negros) a la línea PS_ON (el cable verde). La fuente de alimentación se encenderá visiblemente, con el ventilador girando hacia arriba. Los componentes de la placa base que funcionan con + 5v SB en realidad encienden y apagan su fuente de alimentación conectando la alimentación al pin PS_ON. Debido a que hay algunos condensadores y otros componentes en la fuente de alimentación que tardan un momento en cargarse, los voltajes de las salidas principales de la fuente de alimentación pueden no ser estables inmediatamente después de que se encienda la fuente de alimentación. Esto es para lo que sirve el pin PS_RDY, se enciende cuando la lógica interna de la fuente de alimentación determina que la fuente de alimentación está "lista" y proporcionará una potencia estable. La placa base espera hasta que PS_RDY esté encendido para continuar el arranque.

Por lo tanto, su interruptor de encendido ya no "enciende" la computadora. En su lugar, está conectado a los controladores básicos de su placa base, que detectan que el botón ha sido presionado y ejecutan varios pasos para preparar el sistema, incluida la iluminación de PS_ON para que haya energía disponible. El botón de encendido no es la única forma de activar el proceso de inicio, los dispositivos en su bus de expansión también pueden hacerlo. Esto es importante porque sus adaptadores de red Ethernet realmente permanecen encendidos cuando su computadora está apagada y buscan un paquete muy específico al que a menudo se hace referencia como el "paquete mágico". . Así es como funciona “Wake-on-LAN” (WoL). El reloj también puede iniciar un inicio (la mayoría de los BIOS le permiten establecer una hora en la que la computadora debería iniciar cada día), y los dispositivos USB y FireWire pueden activar un inicio, aunque no estoy al tanto de ninguna implementación de esto.

Entendiendo el control de poder

Bueno, explico lo relacionado con Soft Power porque creo que es interesante (siempre es una razón clave por la que explico las cosas) y porque le permite comprender cómo el software controla el poder y el estado de funcionamiento / apagado de su computadora. En la mayoría de las computadoras actuales, este sistema de software es una implementación del Configuración avanzada e interfaz de energía, o ACPI. ACPI es un sistema estandarizado y unificado que permite que el software controle el sistema de energía de su computadora. Usted puede haber oído hablar de la Estados de poder ACPI. El mecanismo básico de control de energía es estos "estados de energía", su sistema operativo cambia a través de los modos de energía al prepararse para el interruptor (los procesos de apagado / hibernación que ocurren antes de que la energía se apague) y luego le ordenan a la placa base que cambie los estados de energía . Los estados de poder se ven así:

• G0: Trabajo (estado "encendido" de su computadora)
• G1: En reposo (estados de espera de su computadora, divididos en subestados S)
  • S1: la alimentación a la CPU y la RAM permanecen encendidas, pero la CPU no está ejecutando las instrucciones. Los dispositivos periféricos están apagados.
  • S2: CPU apagada, memoria RAM mantenida
  • S3: todos los componentes están apagados, excepto la RAM y los dispositivos que activarán una reanudación (teclado). Cuando le dice a su sistema operativo que "repare", detendrá los procesos y luego ingresará a este modo.
  • S4: Hibernación. Absolutamente todo está apagado. Cuando le dice a su sistema operativo que hiberne, detiene los procesos, guarda el contenido de la RAM en el disco y luego ingresa a este modo.
• G2: Soft Off. Este es el estado "apagado" de su computadora. La alimentación está desactivada para todo, excepto para dispositivos que pueden desencadenar un arranque.
• G3: apagado mecánico.

Cómo se restablece realmente el reinicio

Notarás que reiniciar no es uno de estos estados. Entonces, ¿qué sucede realmente cuando su computadora cuando se reinicia? La respuesta puede ser sorprendente, porque desde la perspectiva de la administración de energía es casi nada. Ahi esta un comando de reinicio de ACPI. Cuando le dice a su sistema operativo que reinicie, sigue su proceso normal de apagado (detiene todos sus procesos, realiza un poco de mantenimiento, desmonta sus sistemas de archivos, etc.) y luego, como paso final, en lugar de enviar la máquina al estado de encendido G2 (como lo haría si simplemente le hubiera dicho que apague) establece el comando Restablecer. Esto generalmente se conoce como el "Registro de reinicio", porque al igual que la mayoría de la interfaz ACPI, es solo una dirección en la que se debe escribir un valor específico para solicitar un reinicio. Citaré la especificación 2.0 sobre lo que hace:

El mecanismo de reinicio ACPI opcional especifica un mecanismo estándar que proporciona un reinicio completo del sistema. Cuando se implementa, este mecanismo debe reiniciar todo el sistema. Esto incluye procesadores, lógica central, todos los buses y todos los periféricos. Desde la perspectiva de OSPM, afirmar el mecanismo de reinicio es el equivalente lógico a apagar y encender la máquina. Al obtener el control después de un restablecimiento, OSPM realizará acciones de una manera similar a un arranque en frío.

Entonces, cuando se establece el registro de reinicio, suceden algunas cosas en secuencia.

• Toda la lógica se reinicia. Esto significa enviar los respectivos comandos de reinicio a varios bits de hardware, incluida la CPU, el controlador de memoria, los controladores periféricos, etc. En la mayoría de los casos, esto simplemente significa encender un cable RST físico, como lo demostró AndrejaKo arriba.
• La computadora entonces es bootstrapped. Esta es la parte de "realizar acciones de manera similar a un arranque en frío". La placa base realiza los mismos pasos que lo haría si la fuente de alimentación acabara de estar lista después de presionar el botón de encendido.

El efecto final de estos dos pasos (que en realidad se descomponen en muchos más pasos) es que parece que todo el equipo acaba de arrancar, pero en realidad todo el tiempo estuvo encendido. Esto significa que se requiere menos tiempo para apagarse y comenzar (ya que no tiene que esperar a que la fuente de alimentación esté lista) y, lo que es más importante, permite que el arranque se inicie cuando se apaga el sistema operativo. Esto significa que no es necesario usar otro activador de inicio (WoL, etc.) y le permite usar Reiniciar como una forma efectiva de reiniciar el sistema de forma remota, cuando no tiene una manera de activar el inicio.

Esa fue una respuesta larga. Pero bueno, espero que sepa más sobre la administración de la energía de la computadora ahora. Ciertamente aprendí algunas cosas investigando esto.