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1、 CPU的相关状态知识简介近几年，个人计算机的运行速度有了质的飞跃，但是功耗却没能与时俱进，着实让人觉得遗憾不少。例如这样一台为游戏玩家配备的电脑：四核心处理器、两块nVidia GeFore 8800 Ultra、4条DDR2内存、几块硬盘，你估计功耗会是多少？就算什么也不干，功耗也下不了200W！不管是为了省银子，还是为了环保，降低能耗已然成为我们必须考虑的问题啦。 1992年1月，微软（Microsoft）与英特尔（Intel）共同制定了电脑电源管理规格：高级电源管理（Advanced Power Management，APM）。1996年12月，APM的继任者Advanced Conf
2、iguration and Power Interface（ACPI）在微软、康柏、英特尔、东芝、Phoenix的努力下诞生，这也是行业开放标准的电源管理界面。那么APM与ACPI有什么不同？ 执行成本低，但效果不明显应用程序和驱动直接控制了APM驱动各个配件的功耗由相应的驱动来管理CPU等硬件的功耗由APM BIOS来管理电源管理状态比较简单，由APM来管理 执行成本偏高，但比较有效应用程序不负责功耗管理配件通过ACPI界面来管理功耗ACPI更抽象，因此要把操作系统和硬件分开管理电源管理状态更复杂，因此由操作系统来处理。ACPI电源管理状态今天，我们就好好说说已经被广泛使用的ACPI电源管理
3、标准。 以下是ACPI规格的具体电源管理状态，稍后我们详细介绍一下各个状态： 全局状态（Global system states）用户可见分4个状态：G0, G1, G2, G3睡眠状态（Sleeping states）全局状态G1（不含S5）的睡眠状态分5个状态：S1，S2，S3，S4，S5 设备电源状态（Device Power states）用户不可见只要有一个配置显示为“on”（启动）状态，另一个则显示为“off”（关闭）状态分4个状态：D0，D1，D2，D3 CPU电源状态（CPU Power states）也叫做CPU睡眠状态在全局状态G0中分5个状态：C0，C1，C2，C3，C4
4、将来会有C6状态（Penryn） CPU/设备性能状态（CPU / Device Performance states）电压和时钟频率由工作量决定P-state状态总量符合CUP/设备规格例如，CPU倍频越高，P-states就越高 CPU温度监控（CPU Thermal Monitor）当CPU温度超过极限时，监控系统会降低CPU的性能在TM1中，功过改变周期来降低CPU性能在TM2种，通过改变时钟频率和核心电压（P-state）来降低CPU性能全局状态（G-States）G0工作状态在这一状态下可运行应用程序整个计算机系统都可以运行，但外设、CPU都可动态改变各自的功耗。例如，在听音乐的时
5、候就会把显示器关闭笔记本电脑在运行最大化节电模式时，CPU会在某一时间内是所有G状态下功耗最高的例如：如果只是上网或者聊天，CPU将以最低的时钟频率运行，同时关闭CD-ROM光驱等，以达到节电的目的。 G1睡眠状态在G1状态下无法运行应用程序。计算机呈“关闭”状态。不用重新启动，操作系统会切换到正常状态（G0）。计算机的大部分内容都会保存在RAM内存或硬盘中。唤醒延迟（从G1切换到G0）有很多种，这取决于G1状态下的S-State选择。功耗很小，可能降低至几瓦（由S-State决定）。例如：在Windows XP系统中会切换到“待机”或“休眠”模式。 G2软关机状态不可运行应用程序和操作系统（
6、保留在G2状态中）。除了主要的电源供电单元，基本上会关闭整个系统。功耗约等于零需重启系统，唤醒延迟时间比较长例如，在Windows XP系统中选择“关闭计算机”，但总电源并没有关闭。 G3机械性关机通过切断总电源来彻底关闭计算机使用笔记本电源，只有实时时钟频率不考虑电池，功耗为零切换到工作状态的时间比较长 全局状态概要 全局状态运行程序唤醒延迟功耗重启系统G0可以不可以中到大不需G1不可以短至中小不需G2不可以长时间接近零需要G3不可以最长时间仅有电池需要睡眠状态（S-States）1. CPU不执行指令（彻底睡过去了，嘿嘿）2. 不执行应用程序（睡着了嘛）3. 部分配件处于睡眠状态，方便唤醒
7、4. 系统被唤醒后，计算机会继续执行 S1状态CPU输入频率被终止，缓存无效系统内存进入“Self-refreshing（自我更新）”模式除实时频率外，所有系统频率被关闭功耗比G0工作状态下更低一般需2秒切换到G0工作状态例如：如果不支持S3状态，就在Windows XP系统下进入“待机”模式 S2状态与S1状态相似除了CPU功耗状态在S2中，CPU和缓存被关闭S2状态中的唤醒延迟比S1长，但更省电 S3状态除了RAM，CPU、缓存、芯片组、外设均被关闭需要调用内存的设备仍然运行RAM转入低功耗、自我更新模式只有RAM与板载配置的功耗唤醒延迟为5-6秒例如：如果硬件支持S3状态，在Window
8、s XP系统中进入“待机”模式 S4状态包括RAM在内的所有部件均被关闭只保留平台设置，其他部分设置被保存在硬盘的特殊位置中成功切换至S4平台后，系统会关闭因为几乎所有的程序和配置都已经停止运行，因此功耗 30秒接近零需要需要关闭关闭关闭关闭设备状态（D-States）它是出现在全局系统G0工作状态。 D0状态在此状态下，计算机在全功耗和全功能下运行例如：可以使用DVD-ROM光驱 D1状态功耗比D0状态下低例如：在不使用的情况下会自动关闭DVD-ROM光驱，但驱动仍在运行 D2状态与D1相似，但电压更低在此状态下更节能，不过从D2状态唤醒的时间更长 nD3状态此状态下，所有设备均被关闭可最大
9、限度节能唤醒时间是所有D状态下最慢的 D状态实例 例1：硬盘驱动功耗管理 设备状态功耗唤醒延迟驱动监控驱动控制器界面内容D0100%0开启功能性保存D180%5秒关闭功能性保存D2待定待定待定待定待定D310%6-7秒关闭非功能性不保存例2：显卡功耗管理 设备状态唤醒延迟显示器DPMS控制内容内存内容D00开启开启保存保存D11秒关闭关闭保存保存D25秒关闭开启丢失丢失D36秒关闭关闭丢失丢失备注：显示器电源管理（DPMS，Display Power Management Signal）标准由频电子标准协会（Video Electronics Standards Association, VE
10、SA）制定。CPU电源状态（C-States）一般用户很少注意到这个状态，通常只会在使用CPU-Z来监控时钟频率和电压时才会留意到它。移动处理器的C状态比台式机的多。例如，Core 2 Duo处理器（Meron）会支持C0-C4状态，然后桌面型Core 2 Duo处理（Conroe）仅支持C1-C0状态。 C0状态（激活）这是CPU最大工作状态，在此状态下可以接收指令和处理数据所有现代处理器必须支持这一功耗状态 C1状态（挂起）可以通过执行汇编指令“HLT（挂起）”进入这一状态唤醒时间超快！（快到只需10纳秒！）可以节省70%的CPU功耗所有现代处理器都必须支持这一功耗状态 C2状态（停止允许
11、）处理器时钟频率和I/O缓冲被停止换言之，处理器执行引擎和I/0缓冲已经没有时钟频率在C2状态下也可以节约70%的CPU和平台能耗从C2切换到C0状态需要100纳秒以上 C3状态（深度睡眠）总线频率和PLL均被锁定在多核心系统下，缓存无效在单核心系统下，内存被关闭，但缓存仍有效可以节省70%的CPU功耗，但平台功耗比C2状态下大一些唤醒时间需要50微妙 C4状态（更深度睡眠）与C3相似，但有两大区别一是核心电压低于1.0V二是二级缓存内的数据存储将有所减少可以节约98%的CPU最大功耗唤醒时间比较慢，但不超过1秒 C5状态二级缓存的数据被减为零唤醒时间超过200微妙 C6状态这是Penryn处理器中新增的功耗管理模式二级缓存减至零后，CPU的核心电压更低不保存CPU context功耗未知，应该接近零唤醒时间未知多核心处理器的C状态（C-States）在多状态每一个核心都会有一个多重C状态，但每一次都只能有一个C状态。假设处理器C状态是Cx，
