最近做CFexpress卡的测试，需要进行S3/S4 sleep以及shutdown的测试。我们有工具可以进行自动的S3/S4 sleep。但是对S3/S4的定义，一直不明就里。今天我学习了一下。

ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)，即高级配置与电源接口。这种新的能源管理可以通过诸如软件控制"开关"系统，亦可以用Modem信号唤醒和关闭系统。

ACPI规范定义了一台兼容ACPI的计算机系统可以有以下七个状态（所谓的全局状态）：

• G0(S0)正常工作状态：计算机的正常工作状态-操作系统和应用程序都在运行。

• G1 睡眠细分为从S1到S4这四种状态。系统从这几种状态被唤醒到G0运行（唤醒等待时间）所需的时间最短的是S1，较短的是S2和S3，不太短的是S4。

S1：最耗电的睡眠模式。处理器的所有寄存器被刷新，并且CPU停止执行指令。CPU和内存的电源一直维持着，一些设备如果没有被使用那么就会被停止供电。这种模式通常指上电待机或者简单叫做POS，特别在BIOS设置界面上。一些新式的计算机不再支持S1；老式的电脑对S1支持可能要比S3好。//新的电脑不支持，所以我们也不测了。

S2：一个比S1更深的睡眠状态，不过已经不给CPU供电了；然而，通常这种模式并不被采用。//我们也一般不测。

S3 ：在BIOS中叫做"挂到内存" (Suspend to RAM/STR)，在Windows XP以后的Windows版本和一些Linux发行版中叫做"待机(Standby)"， 在Windows Vista和Mac OS X则叫做"睡眠(Sleep)"，虽然ACPI规范仅仅提到术语"S3"和"睡眠(Sleep)"。在这个状态下，主存储器(RAM)仍然有电源供给，尽管它也是几乎唯一的有电源供给的原件。因为操作系统、所有应用程序和被打开的文档等等的状态都是保存在主存储器中，用户可以把工作恢复到正好上次他们保持的状态-计算机从S3状态回来时主存储器的内容和它进入S3状态时候的内容是相同象的。(规范中提到了S3和S2是相当类似的，只有更多的组件在S3状态下会被关掉电源。) 相比较S4来说，S3有两个好处；计算机恢复的过程比重启要快，第二，如果任何正在运行的应用程序(被打开的文档等等)有私有信息在里面，这些信息是不会被写到硬盘上的。然而，在系统不能被唤醒比如遇到了电源故障的时候，高速缓冲存储器可能会被flushed来防止数据毁坏。//划重点，S3的内存是有电的。

S4： 在Windows中叫休眠， 在Mac OS X中叫作安全睡眠，也称为挂到硬盘，虽然ACPI规范中只提到了一个术语S4（main article:Hibernate(OS feature))。在这个状态下，所有主存储器的内容被储存在非挥发性存储器，例如硬盘，保护操作系统当前的状态，包括所有应用程序,打开的文档等.这意味着从S4恢复后，用户可以恢复到原本的工作状态，采用的方法和S3是一样的。S4和S3 之间的差异是，除了把主存储器中的内容移进移出所消耗的时间以外,在S3状态下的时候如果一旦停电了,所有主存储器上的数据就会丢失,包括所有的没有保存的文档,而在S4状态下则没有影响.S4和其他的S状态有很大不同,事实上更类似G2Soft Off状态和G3 Mechanical Off状态,而不是S1-S3.在S4状态下的系统同样可进入G3(Mechanical Off)状态,并且保留S4时候的状态信息.所以它可以恢复到以前的运行状态在关掉电源之后.  //S4其实和关机类似。信息会存到硬盘里。

• G2（S5）Soft Off--G2，S5，和Soft Off都是相同的叫法。G2和G3Mechanical Off几乎是相同的，但有些部件仍然带电，使计算机仍然可以被键盘、时钟、modem（电话唤醒）、LAN（网络唤醒）还有USB设备所唤醒。在启动系统从G2恢复到G0正常工作模式的过程中，无论是G3 Mechanical Off还是G2都得运行启动程序来启动操作系统。

此外，当操作系统在不支持ACPI的情况下运行，这种状态被定义为Legacy。在这个状态下，硬件和电源不是通过ACPI来管理的，实际上已经禁用了ACPI。

 

设备电源状态(Device Power State)  //这个是指设备的状态，比如CFexpress的睡眠,L1.2等状态。

设备状态对于用户来说往往是不可见的，比如当一个设备已经没有电源供应的时候，可能整个系统还是在工作状态，光驱应该是一个很好的例子吧。设备状态是与设备相关的状态，他们的定义和以下四个因素有关：
电源消耗（Power consumption），设备用电量的多少。
设备状态/环境（Device context），设备（从D0进入其他状态的时候）保留了多少原来的状态/环境。操作系统负责保存丢失的设备状态/环境。
设备驱动（Device driver），让设备恢复到D0，驱动程序应该做什么（或者做多少）。

设备状态有一下几个：

• D0 Fully-On 是（正常）工作状态，电源消耗量最多，设备是完全被相应的，并且设备保留了全部的设备状态/环境。

• D1 和 D2是中间电源状态，它的定义根据设备的不同而有所不同。

• D3 Off是设备电源关闭所以对总线来说是没有相应的。设备状态/环境全部丢失，操作系统会重新初始化设备当重新给它加电的时候。这个状态下的设备恢复到D0相比之下需要最长的时间。

处理器电源状态(Processor Power State)

处理器电源状态（C0到C3状态，后面还有Cn）是指在G0状态下（只对G0状态有效，在其他状态下不予讨论）的处理器电能消耗和温度管理的状态。
只有C0状态下CPU才会执行指令，C1到Cn状态下CPU都处于各种不同程度的睡眠状态（Sleeping States），在这睡眠状态下，CPU都有一个恢复到C0的唤醒时间（latency），它是和CPU的电能消耗有关的，通常，用电能量越小意味着得花更长的时间恢复到C0状态，也就是唤醒时间越长。
当在C0状态下时，ACPI允许通过定义节流阀（throttling）过程，和通过进去多性能状态（multiple performance states，P-states）来改变处理器的性能。

各个状态的定义如下所示：

• C0是正常工作状态，当处理器处于这种状态下的时候，它能正常处理指令。

• C1（通常称为Halt）拥有最短的唤醒时间，这个延时必须短到操作系统软件使用CPU的时候不会考虑到唤醒时间方面的因素。一些处理器，比如说奔腾 4（Pentium 4），支持C1E（Enhanced C1 state）这样的低电能消耗技术。这个状态是不被软件所见的。

• C2 (通常称为Stop-Clock)，这个状态下处理器维持着所有的软件所见的状态信息，但是需要更长的时间来恢复到C0。这个状态下情况最坏的硬件唤醒时间是由ACPI固件提供，并且操作系统软件可以利用这些信息来决定是采用C1而不是C2状态，C2比C1更省电。

• C3 (通常称为Sleep)，相比C1和C2更省电了。这个状态下情况最坏的硬件唤醒时间是由ACPI固件提供，并且操作系统软件可以利用这些信息来决定是采用C2而不是C3状态，当处于C3状态时，处理器缓存保留了所有的状态信息，但是忽略所有的侦听。操作系统软件负责保证缓存数据的一致性。