【UEFI基础】ACPI基础

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

ACPI是一套协议标准，软硬件都需实现以配合使用。

另外，实际上也不只是电源管理，还有很多的事情是ACPI可以做的，比如：

1 系统电源管理（System power management）

ACPI定义了一套使计算机作为一个整体出入睡眠状态（G状态，S状态，G0/S0表示正常状态，数字越大表示睡得越深），通过设备唤醒计算机的机制。

2 设备电源管理（Device power management）

ACPI表描述了计算机包含的设备以及它们的电源状态（D状态，D0表示正常状态，数字越大性能和耗能越小），使设备进入不同电源状态的控制方式。

3 处理器电源管理（Processor power management）

OS在空闲状态时，OSPM通过ACPI使CPU进入不同的电源状态（C状态，C0是正常状态，数字越高表示越low-power）。

4 设备和处理器性能管理（Device and processor performance management）

当系统处于活动状态时，OSPM通过ACPI可以将设备和CPU设置成不同的性能状态，以达到性能和功耗的平衡。

5 配置/即插即用（Configuration/Plug and Play）

ACPI定义了一系列的设备信息，它们按照层级结构组织，通过这些信息OS可以知道设备的状态以及插拔情况。

6 系统事件（System Event）

ACPI提供的一种事件机制用于处理温度变化，电源管理和设备插拔等事件。

7 电池管理（Battery management）

电池管理从BIOS转到了支持ACPI的OS，OS可以通过管理电池的接口直接管理电池。

8 温度管理（Thermal management）

因为OS控制了设备和CPU的电源和性能，所以也需要通过ACPI来管理温度，ACPI中可以方便的定义温度区域，温度指示器和冷却温度区域的方法。

9 嵌入式控制器管理（Embedded Controller）

ACPI定义了一套软硬件接口，可以使OS可以和计算机上的其他嵌入式控制器方便地交流。

10 SMBus控制器管理（SMBus Controller）

ACPI定义了一套软硬件接口，可以使OS可以和计算机上的SMBus控制器及其连接的设备方便地交流。

等等。

由于ACPI规范已经到了第六版，不同版本的支持不一样，需要根据实际的版本来确定支持的功能。

下图是ACPI在处理器架构中的位置。

或者更复杂的结构：

上图红框部分就是ACPI需要实现的东西。

首先需要硬件的支持，并提供ACPI需要使用的寄存器。

接着需要一系列的表来规定划分模块和定义接口。

接着BIOS需要支持ACPI，实现并提供相应的回调。

G-States：这个是总的系统状态，Global System States。

有下面的几种：

C-States：C状态是在G0状态下的一种分类，它的主要方式是通过改变CPU的工作模式来降低功率。下面是几种分类：(C1E=C1+最低频率的P-State)

P-States：也称为EIST(Enhanced Intel Speed Step Technology)，或者dynamic frequency and voltage scaling，它主要通过控制CPU频率和电压来进行电源管理。它可以使能和去使能，而P-States的真正含义就是(频率，电压)这么一个表达式。

S-States：睡眠状态，主要是G1和G2状态下的分类。比较常见的有S3，即System to RAM，系统挂起到内存。

下面是几种状态的一个关系表：

几点说明：

1.G/C/S等状态，后接的数字越大，系统耗能越少。

2.不同系统支持的状态不一样，上图中的这些状态仅用于说明，具体支持状态还是需要查相关的手册。

3. 各个状态之间的切换：

下面是一个示例：

ACPI Definition Blocks包含在DSDT（Differentiated System Description Table）和很多的二级表（SSDT，Secondary System Description Tables）之中。

ACPI中二级表可以又很多，并且可以不断增加。

ACPI表由BIOS创建，并存放在内存中，OS需要一个入口去获取到所有的表。

入口由BIOS放在某个固定的位置(对于Legacy BIOS和UEFI，OS获取的方式不同)，这个入口被称为RSDP，Root System Description Pointer。它是一个结构体，其结构如下：

RSDT表全称Root System Description Table,它存放了许多的指针，指向其它的描述系统信息的表。RSDT的结构如下：

XSDT(RSDT)指向的第一张表都是FADT，Fixed ACPI Description Table。这个表里面包含了OS需要知道的所有ACPI硬件相关寄存器(ACPI Hardware Register Blocks,就是下图的GPx_BLK等)，还包含DSDT，Differentiated System Description Table，该表包含大量的硬件信息。

这些信息包含在称为Differentiated Definition Block的结构中，它使用一种特殊的语言AML(ACPI Machine Language)表示，而AML语言又通过ASL(ACPI Source Language)编译而成，OEM厂商通过自己写ASL来表示自己的硬件设备信息供OS使用。OS可以利用这些Definition Block来进行各种相关的操作(具体操作已经列在ACPI的作用那一节)。

ACPI定义了很多的表，这里不一一说明，下面是其中的一些：

ACPI Spec的第五章ACPI Software Programming Model中对它们有介绍。

下面是一个笔记本上得到的所有APCI表：

上述的表中只有DSDT和SSDT中包含Difinition Blocks，比如其中的一个SSDT：

更详细的介绍在http://uefi.org/acpi网站中的LINKS TO ACPI-RELATED DOCUMENTS。

可以在如下的网站下载到：

RWEverything – Read & Write Everything

当然这个工具的功能很丰富，ACPI读取只是其中的一个部分。

所以需要了解ASL语言的基本用法，具体可以参考ACPI Spec的第十九章ACPI Source Language(ASL) Reference。