It’s such a common place activity that most of us have likely never stopped to even think about it: the automatic restart. Whether user or application-initiated, what exactly happens when your computer cycles its own power?

今天的问答环节是由SuperUser提供的，SuperUser是Stack Exchange的一个分支，它是一个由Q&a网站组成的社区驱动分组。

问题

超级用户读者Seth Carnegie对计算机电源管理很好奇：

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?

怎么会呢？是什么结合了软件/硬件的魔力使之成为现实？

答案

超级用户贡献者Jcrawfordor对这个问题提供了一个简明而详细的回答，这个回答充分地解决了这个问题：

太长；没读过答案：计算机中的电源状态由ACPI（高级配置和电源接口）的实现控制。在关机过程结束时，操作系统会设置一个ACPI命令，指示计算机应该重新启动。作为响应，主板使用各自的重置命令或行重置所有组件，然后执行引导过程。主板从来没有真正关闭，它只是重置各种组件，然后表现得好像刚刚按下电源按钮。

冗长而漫无边际，但（在我看来）更有趣的答案是：

软实力及其运作方式

在过去（好吧，对我这样的大学生来说，90年代是很久以前的事了），我们有AT（先进技术）主板和AT电源管理。AT动力系统非常非常简单。你电脑上的电源按钮是一个硬件开关（可能在箱子后面），你的120vac输入正好通过它。它在物理上打开和关闭电源，当这个开关处于关闭位置时，计算机中的所有东西都完全没电了（这使得CMOS电池非常重要，因为没有它，就没有电源来保持硬件时钟的滴答声）。因为电源开关是一个物理机制，所以没有软件可以打开和关闭电源。Windows会显示著名的“现在可以安全地关闭计算机”消息，因为尽管所有东西都已停驻并准备关闭，但操作系统不可能真正打开电源开关。这种配置有时被称为硬电源，因为它都是硬件。

现在的情况不同了，因为ATX主板和ATX电源的奇迹（如果你保持跟踪的话，这是先进技术的延伸）。以及其他一些进步（迷你DIN PS/2，有人吗？），ATX带来了软实力。软实力意味着电脑的力量可以由软件控制。这带来了一些导入更改：

• 备用电源：您可能在电源引脚中看到“5v SB”或“5v备用”连接器。备用电源是连接主板的5v线路，即使电脑关机，它也会一直打开。这就是为什么在维修现代计算机时，拔下或关闭PSU硬开关（如果有）非常重要的原因，因为即使它关闭，也可能导致5v SB短路并损坏主板。这也是为什么CMOS电池不再那么重要的原因——只要电源有主电源，5v SB就用来替换CMOS电池，所以CMOS电池只在你完全拔下电脑电源时才使用。5v SB线非常重要，它允许计算机的组件（最重要的是BIOS和网络适配器）即使在计算机关闭时也能继续运行一些简单的软件。
• 智能电源控制。如果您查看电源主板（P1）连接器的插脚，您会注意到两个通常标记为PS\u ON和PS\RDY的插脚。代表“电源开启”和“电源准备就绪”。如果你想做实验，就拿一个不在电脑里的电源，把它插上，然后小心地把地线（其中一根黑线）短接到电源线上（绿线）。随着风扇旋转，电源将明显打开。主板的组件运行在+5v的SB上，实际上通过连接电源到PS\u on引脚来打开和关闭电源。因为电源中有一些电容器和其他组件需要一段时间才能充电，所以电源的主输出电压在PSU打开后可能不会立即稳定。这就是PS RDY引脚的用途，当电源的内部逻辑确定电源已“就绪”并将提供稳定的电源时，它就会亮起。主板会等到PS\RDY打开后继续引导。

所以，你的电源开关不再“打开”电脑。相反，它连接到主板的基本控制器，它检测到按钮被按下，并执行一系列步骤来准备系统，包括打开PS\ U以便可以使用电源。电源按钮不是触发启动过程的唯一方法，扩展总线上的设备也可以这样做。这一点很重要，因为当您的计算机关闭时，您的以太网适配器实际上保持打开状态，并查找一个非常特定的数据包（通常称为“魔法数据包”）。如果它们检测到这个数据包的MAC地址，它们将触发启动过程。这就是“局域网唤醒”（WoL）的工作原理。时钟还可以启动引导（大多数BIOS允许您设置计算机每天的引导时间），USB和FireWire设备可以触发引导，尽管我不知道这有什么实现。

了解电源控制

好吧，我解释软实力的事情，既因为我觉得它很有趣（这一直是我解释事情的一个关键原因），也因为它让你了解你的电脑的权力和运行/关闭状态都是如何由软件控制的。在当前大多数计算机中，这个软件系统是高级配置和电源接口（ACPI）的实现。ACPI是一个标准化、统一的系统，允许软件控制计算机的电源系统。你可能听说过ACPI电源状态。电源控制的基本机制是这些“电源状态”，您的操作系统通过电源模式进行切换，方法是准备切换（在电源实际关闭之前发生的关机/休眠过程），然后命令主板切换电源状态。电源状态如下所示：

• G0:正在工作（计算机处于“打开”状态）
• G1: Sleeping (your computer’s standby states, divided in to the S substates)
  • S1:CPU和RAM的电源保持开启，但CPU不执行指令。外围设备已关闭。
  • S2:CPU关闭，RAM保持
  • S3：除RAM和将触发恢复（键盘）的设备外，所有组件都已断电。当您告诉操作系统“睡眠”时，它将停止进程，然后进入此模式。
  • S4：冬眠。绝对所有的东西都关掉了。当您告诉操作系统休眠时，它会停止进程，将RAM的内容保存到磁盘，然后进入此模式。
• G2：软关闭。这是计算机的“关闭”状态。除了可以触发启动的设备外，所有设备的电源都已关闭。
• G3：机械关闭。

重置是如何发生的

您会注意到重新启动不是这些状态之一。那么当你的电脑重新启动时会发生什么呢？答案可能令人惊讶，因为从电源管理的角度来看，它几乎什么都不是。有一个ACPI重置命令。当您告诉操作系统重新启动时，它会按照正常的关机过程（停止所有进程、执行一点维护、卸载文件系统等），然后作为最后一步，它不会将机器发送到电源状态G2（就像您简单地告诉它关机一样），而是设置Reset命令。这通常被称为“复位寄存器”，因为与大多数ACPI接口一样，它只是一个地址，特定的值应该写入该地址以请求复位。我将引用2.0规范来说明它的功能：

The optional ACPI reset mechani** specifies a standard mechani** that provides a complete system reset. When implemented, this mechani** must reset the entire system. This includes processors, core logic, all buses, and all peripherals. From an OSPM perspective, asserting the reset mechani** is the logical equivalent to power cycling the machine. Upon gaining control after a reset, OSPM will perform acti*** in like manner to a cold boot.

所以，当重置寄存器被设置时，一些事情会依次发生。

• 所有逻辑复位。这意味着将相应的复位命令发送到各种硬件位，包括CPU、内存控制器、外围控制器等。在大多数情况下，这仅仅意味着点亮一根物理RST线，正如AndrejaKo在上面所示。
• 然后计算机启动。这是“以类似于冷启动的方式执行操作”部分。主板执行的步骤与按下电源按钮后电源刚刚就绪时相同。

这两个步骤的最终效果（实际上分解为更多的步骤）是，它看起来就像计算机刚刚启动一样，但实际上整个过程都是通电的。这意味着关闭和启动所需的时间更少（因为您不必等待电源准备就绪），而且重要的是允许操作系统关闭时启动。这意味着不需要使用另一个启动触发器（WoL等），并且允许您在无法触发启动时使用重新启动作为远程重置系统的有效方法。

回答得太长了。不过，希望你现在对电脑电源管理有更多的了解。我在这方面确实学到了一些东西。