Kapitel 12 · Power Management 411 12.2 Advanced Power Management Mit Windows 98 ist die Energieverwaltung um die Möglichkeit der Fest- plattenabschaltung erweitert worden. Nunmehr wird auch das Advanced Power Management (APM) unterstützt. Da sich bei den Stromsparfunk - tionen, die im BIOS-Setup zu konfigurieren sind, lange Zeit kein allgemei- ner Standard herauskristallisiert hat, haben Intel und Microsoft das Advanced Power Management definiert, welches die einzelnen Strom - sparstufen (Standby, Suspend, Off, siehe Kapitel 12.1) nun verbindlich definiert. Wenn sich im BIOS-Setup eine Bezeichnung wie PM Control by APM finden lässt, kann man hier auf Yes schalten, um APM zu aktivieren, wodurch die Kontrolle des Power Managements dann Windows übertra - gen wird. Für Windows hat die Aktivierung von APM zur Folge, dass sich in der Systemsteuerung unter S YSTEMKOMPONENTEN der Eintrag UNTERSTÜT- ZUNG FÜR ADVANCED POWER MANAGEMENT finden lässt. Eine nachfol- gende Abschaltung von APM im BIOS-Setup ändert dann nichts mehr, denn einmal aktiviert, behält Windows das APM und die entsprechenden Funktionen bei. Eine Deaktivierung ist dann nur noch unter Windows möglich. In der Praxis ist APM jedoch gegenüber den herstellerspezifi - schen Power-Management-Implementierungen in den BIOS-Setups kein echter Fortschritt, denn in den meisten Fällen lässt sich diese Funktiona - lität auch dort konfigurieren. APM fasst nur die möglicherweise einzeln vorhandenen Optionen zusammen und stellt sie nunmehr als Standard für Windows zur Verfügung. Bild 12.8: Das übliche Power Management kann abgeschaltet und stattdessen APM aktiviert werden. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Advanced Configuration and Power Management Interface 412 0 magnum 12.3 Advanced Configuration and Power Management Interface Eine Weiterentwicklung von APM ist Advanced Configuration and Power Management Interface (ACPI), das ebenfalls eine Entwicklung von Microsoft, Intel und auch Toshiba ist, wobei Toshiba hier sein Know-how der Stromsparmechanismen, wie sie diese Firma schon seit längerer Zeit in Notebooks realisiert, eingebracht hat. Bei ACPI ist allein das Betriebssystem – vorzugsweise Windows 2000/XP – für das Power Management zuständig. Diese Funktionalität des Betriebssystems wird auch als Operating System Directed Power Management (OSPM) bezeichnet. Wer mit Windows arbeitet, kennt sicher das Problem, dass das System auch einmal abstürzen kann, und dies kann für die Hardware dann mit ACPI/OSPM problematisch werden. Weil damit die verwaltende Instanz praktisch abhanden gekommen ist, kann das Betriebssystem beispiels - weise keine Überhitzung der CPU mehr feststellen, sie kann dadurch zer- stört werden und der PC prinzipiell auch komplett abbrennen. Der ACPI-Standard sieht hierfür keinerlei Schutzmaßnahmen vor, was den Mainboard-Herstellern wohl auch zu gefährlich erscheint, sodass sie neben ACPI eigene Schutzschaltungen in Hardware vorsehen, was jedoch wieder keinem allgemein gültigem Standard entspricht. Bild 12.9: Das Abschalten von APM kann durch die Deaktivierung im Hardware- Profil erfolgen; die BIOS-Einstellung hat keinen Einfluss mehr. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 12 · Power Management 413 Einmal davon abgesehen, sollen sich mit ACPI ab Windows 98 die nütz- lichen Eigenschaften, wie sie bei Notebooks schon lange üblich sind, auch dem PC erschließen. Dazu gehören insbesondere die Funktionen Suspend to RAM und Suspend to Disk, die dafür Sorge tragen, dass der aktuelle Systemzustand »festgehalten« und abgespeichert werden kann. Suspend to RAM funktioniert zwar prinzipiell auch schon mit APM, allerdings ist hier das Zusammenwirken der verschiedenen Optionen, und welche Funktion das BIOS und welche Windows übernimmt, nicht standardisiert, sodass man hierfür in den BIOS-Setups auch die unter - schiedlichsten Bezeichnungen findet. Die interessanteste Option von ACPI für die Praxis ist ohnehin Suspend to Disk, bei der der Systemzustand vollständig auf die Festplatte geschrieben wird und sich der PC danach auch tatsächlich komplett abschaltet. Zur Reaktivierung ist er per Taster an der PC-Frontplatte wieder einzuschal - ten, was aber nur mit ATX-Systemen funktioniert, denn den älteren Mainboards im Baby-AT-Format (BAT-Boards) fehlen hierfür die techni - schen Voraussetzungen. Neben den Stromsparfunktionen des BIOS löst ACPI auch noch die bis- her übliche Plug&Play-Funktion des BIOS ab, was recht drastische Ver- änderungen im allgemeinen Hardware-Aufbau und -Management zur Folge hat. ACPI funktioniert im Prinzip so, dass das BIOS eine Tabelle im RAM zur Verfügung stellt, die eine genaue Beschreibung des Systems enthält. Windows bedient sich dieser Tabelle und verwaltet die Hard - ware (Ressourcen, unterstützte Stromsparfunktionen) dementsprechend. Für die spezielle ACPI-Funktionalität werden außerdem neue Register und ein ACPI-BIOS benötigt, welches im Grunde genommen eine Erwei - terung eines Plug&Play-BIOS darstellt und daher in den gleichen Chips residiert. Bild 12.10 zeigt das Zusammenspiel der einzelnen Einheiten mit ACPI. APM arbeitet im Prinzip wie ACPI, es fehlen lediglich die Funktionen SPR (Suspend To RAM) und STD (Suspend To Disk), sodass diese bei - den Funktionen das eigentlich Neue darstellen. APM und ACPI »wer- keln« neben dem bisher üblichen Power Management, welches dann in Funktion tritt, wenn der PC unbeschäftigt ist. Aufgrund der Vielzahl an Optionen im BIOS-Setup und der möglichen Kombinationsmöglich - keiten hat es sich in der Praxis bewährt, dass man sich für einen einzi- gen Mechanismus entscheidet: Power Management, APM oder ACPI und diesen anschließend seinen Ansprüchen anpasst. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Advanced Configuration and Power Management Interface 414 0 magnum Das OSPM-fähige Betriebssystem hat zunächst die Tabelle im RAM zu interpretieren, wofür intern ein AML-Interpreter zum Einsatz kommt, denn die Tabelle ist in einer bestimmten Syntax (ACPI Machine Langu - age, AML) aufgebaut. AML ist eine Programmiersprache, die weder Betriebssystem- noch hardwareabhängig ist und mit der sich die Funk - tionen der Mainboards steuern lassen. Der ACPI-unterstützende Teil des BIOS ist in der ACPI Maschine Language geschrieben und nicht im übli - chen Assembler-Code (native Code). Des Weiteren sind spezielle ACPI- Treiber notwendig, die wie AML feste Bestandteile ab der Windows 98- Version sind. ACPI kennt vier grundlegende Stufen des Power Managements, die in Tabelle 12.1 angegeben sind. Das Anhalten der CPU wird vom Chipset mit einem speziellen Signal (STPCLK) durchgeführt. Genau genommen werden lediglich die Prozessor-Register eingefroren, wodurch der Strom - verbrauch drastisch sinken kann. Je nach dem Verhältnis von High- zu Low-Pegel-Zeit des STPCLK-Signals, was man im BIOS-Setup unter einem Eintrag wie Manual Throttle Ratio oder Throttle Duty Cycle (siehe Bild 12.8) einstellen kann, verringert sich der CPU-Stromver- brauch. Diese Funktion – auch als Speed Step Technology bezeichnet – kommt auch dann automatisch durch ACPI gesteuert zum Einsatz, wenn Bild 12.10: ACPI verändert die Verwaltung der Hardware recht grundlegend. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 12 · Power Management 415 die CPU beispielsweise zu heiß wird. Im S1-Modus werden der Monitor und die Festplatte abgeschaltet; das Netzteil bleibt eingeschaltet, die CPU und die Caches (L1, L2) bleiben initialisiert. Ob auch der CPU-Lüfter im S1-State weiterlaufen soll, kann oftmals bei einem eigenen Menüpunkt im BIOS-Setup festgelegt werden. In der zweiten ACPI-Stufe werden zusätzlich die beiden Caches eingefro- ren, sodass das Aufwachen aus diesem Zustand etwas länger dauert, weil der Register- und Cache-Inhalt erst wieder restauriert werden muss. Im S3-Zustand werden Teile der Mainboard-Elektronik abgeschaltet, und geeignete PCI-Karten schalten teilweise ebenfalls ab, wobei sie mit einer Hilfsspannung des PC-Bus weiterversorgt, also nicht komplett abge - schaltet werden. Das RAM hält den fixierten Systemzustand fest, sodass es über eine Standby-Versorgung weiterhin mit Strom versorgt werden muss. Bei älte - ren ATX-Systemen kann dies zu Problemen führen, wie etwa, dass der PC nicht mehr aufwacht, weil die Standby-Versorgung möglicherweise unterdimensioniert ist. Damit das RAM nicht die Daten verliert, weil es kein externes Refresh-Signal mehr erhält, arbeitet das RAM im Self Refresh-Modus. Bezeichnung Funktion/Wirkung S1 Die CPU wird vom Chipset angehalten (schnelle Reaktivie- rung). S2 Die CPU und der Cache werden vom Chipset angehalten. S3 Suspend To RAM: wie S2. Zusätzlich werden Teile der Mainboard-Elektronik abgeschaltet, und PCI-Karten halten einen Minimalbetrieb aufrecht. S4 Suspend To Disk: Der Systemzustand wird auf der Festplatte gespeichert; der PC kann abgeschaltet werden. Tab. 12.1: Die ACPI Power Management-Zustände Für die Verwendung von ACPI-S3 wird eine 5V-Standby-Spannung benötigt. Das Netzteil muss hierfür laut ATX-Spezifikation 2.01 min - destens 500 mA liefern können, ältere ATX-Netzteile bieten jedoch oftmals nur 100 mA, sodass der S3-Modus möglicherweise nicht funk - tioniert. Einige Mainboards verlangen 720 mA oder sogar noch mehr Strom über die Standby-Leitung. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Advanced Configuration and Power Management Interface 416 0 magnum Der größte Stromspareffekt ergibt sich mit dem S4-Modus Suspend to Disk, bei dem der Systemzustand auf der Festplatte gespeichert wird und sich der PC abschaltet. Ein Aufwachen per Event (LAN, Modem) ist daher aus dem S4-Zustand nicht möglich. Viele Mainboards bieten im BIOS-Setup diese Funktion allerdings auch gar nicht an, sondern typi - scherweise lediglich die Modi S1 und S3. Generell gilt, dass je niedriger das Energieniveau absinkt, desto länger dauert auch die Regenerierung des Systems. Der S3-Zustand stellt gewissermaßen einen praktikablen Kompromiss aus möglichst niedrigem Stromverbrauch und Geschwin - digkeit bei der Systemwiederherstellung dar. Laut ACPI-Spezifikation ist außerdem eine neue Echtzeituhr vorgesehen, mit deren Hilfe sich der PC zu bestimmten Zeiten automatisch einschal - ten lassen kann. Die Möglichkeit, den PC durch Events (Modem, LAN) wieder aufwecken zu können, gab es schon vor ACPI, was nunmehr aber explizit vorgeschrieben ist. Der Anforderungskatalog seitens der Hard- und Software ist für ACPI ganz beachtlich, wie es auch die Aufstellung Voraussetzungen für ACPI in Kurzform zeigt. Voraussetzungen für ACPI: ࡯ ACPI-BIOS: bieten alle aktuellen PCs ࡯ OSPM-fähiges Betriebssystem: ab Windows 98, besser ist Windows Me oder Windows 2000/XP ࡯ ACPI-fähige Gerätetreiber für das OSPM-fähige Betriebssystem: abhängig vom Typ und Hersteller der Hardware-Einheiten ࡯ ACPI-konformer Chipset mit Power Management Timer (3,579 MHz): bieten alle aktuellen PCs ࡯ Echtzeituhr für die zeitgesteuerte Einschaltfunktion: bieten alle aktu- ellen PCs ࡯ Spezieller Sleep- oder üblicher Power-Taster: ab ATX-Systemen ࡯ ATX-Netzteil mit einer Standby-Versorgung von mindestens 500 mA: ab ATX-Standard 2.01 Bild 12.11: Wichtig ist eine ausreichend dimensionierte Standby-Versorgung, wobei man diese Angabe meist direkt auf dem PC-Netzteil findet. Obiges Netzteil liefert hierfür zwei Ampere. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 12 · Power Management 417 ࡯ Mindestens einen Sleep-Modus: bieten alle aktuellen PCs ࡯ Interrupt-Mechanismus für die Detektierung externer Ereignisse: bie- ten alle aktuellen PCs ࡯ Optional eine schaltbare Power-LED (aus: PC abgeschaltet, blinkt: Sleep-Modus, an: Normalbetrieb): abhängig vom Gehäuse- und Mainboard-Hersteller ࡯ Optional eine Message-LED, eine Siebensegment-Anzeige oder auch ein LCDisplay für die Anzeige von eingetroffenen Nachrichten (Fax, E-Mail): abhängig vom Gehäuse- und Mainboard-Hersteller ࡯ Optional ACPI-konforme PCI-Einsteckkarten, die einen Stromspar- modus unterstützen: je nach Typ und Hersteller ࡯ Optional sind externe Geräte wie Modems oder Drucker, die eben- falls ACPI-konforme Schlafzustände unterstützen. Das größte Problem stellen nach wie vor die Gerätetreiber beispielsweise für Grafik-, Netzwerk- oder auch Sound-Karten dar, denn wenn sie nicht für ACPI ausgelegt sind, kann ein einziger ungeeigneter Treiber dafür ver - antwortlich sein, dass das System nicht mehr aus dem Tiefschlaf erwacht. Einen Anhaltspunkt, ob die Treiber für ACPI geeignet sind oder nicht, bie- ten zertifizierte (signierte) Treiber für Windows Me und Windows 2000/ XP, eine Garantie für die Funktionstüchtigkeit ist dies aber leider auch nicht. Zur Feststellung, inwieweit der PC eine ACPI-Unterstützung bietet, gibt es von Microsoft das nützliche Programm ACPIView. Je nach Konfi - gurationszustand des PC kann man mit diesem Tool fehlende Treiber für ACPI nachinstallieren. Prinzipiell sind hierfür mindestens die nachfolgend genannten notwendig, die dann im Geräte-Manager von Windows 98 auftauchen sollten: Bild 12.12: Bei diesem BIOS-Setup wird auf die Gefahr des S3-Modus (drivers may not support this state) hingewiesen, sodass vielfach nur der S1-Modus im BIOS- Setup zur Verfügung steht. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Advanced Configuration and Power Management Interface 418 0 magnum ࡯ ACPI BIOS oder auch ACPI-Bus: für die Kommunikation mit dem ACPI-Teil des BIOS ࡯ ACPI System Button: für die Kontrolle der Power- und Suspend- Taste ࡯ Composite Power Source: für das Abschalten des PC ࡯ SCI IRQ Used by ACPI: für die Verwaltung des System Manage- ment-Interrupts ࡯ System Board Extension for ACP bzw. Systemplatinenerweiterung für ACPI: ist der Treiber für die ACPI-Register des Chipsets Probleme wie beispielsweise, dass der PC einfach nicht in den Sleep- oder Standby-Modus wechseln mag oder nicht korrekt wieder starten kann, sind leider immer noch typische ACPI-Merkmale, sodass dieser Modus unter Windows 98 noch recht problematisch sein kann. Bild 12.13: Die ACPI-Bestandteile bei Windows Me Auch wenn das BIOS kein Suspend To Disk bietet, kann diese Funk- tion unter Windows Me und Windows 2000/XP – passende ACPI- Treiber vorausgesetzt – eingesetzt werden, was dort als Ruhezustand bezeichnet wird. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 12 · Power Management 419 ACPI wird man bei Windows 98 nur wieder los, indem der ACPI-Schlüs- sel in der Registry manuell auf »0« gesetzt wird. Außerdem müsste die ACPI-Unterstützung im BIOS ebenfalls wieder abgeschaltet werden kön - nen, was aber bei einigen Mainboards überhaupt nicht möglich ist. In diesem Fall lässt sich die BIOS-ACPI-Funktion nur mit Windows 98 akti - vieren, aber nicht wieder ohne weiteres rückgängig machen; erst mit Windows Me und Windows 2000 hat sich dies zum Besseren gewendet. Das Aufwecken aus dem Ruhezustand wird durch die Betätigung der Power-Taste am PC ausgelöst, wobei es zunächst so aussieht, als wenn ein üblicher PC-Boot stattfindet, weil das BIOS wie sonst auch initiali - siert und der Boot-Sektor gelesen wird, sodass bei vorhandenem Boot- Manager möglicherweise nicht Windows Me, sondern das andere auf der Festplatte befindliche Betriebssystem gestartet wird, was von der Vorein - stellung des Boot-Managers abhängt. Danach erscheint jedoch unmittel- bar die Meldung Rückkehr zu Windows, und das System ist dann sehr schnell in dem gleichen Zustand verfügbar, wie es vor dem Ruhezustand der Fall war. Bild 12.14: Die Energieoptionen bei Windows Me Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Advanced Configuration and Power Management Interface 420 0 magnum Von einem einigermaßen funktionierenden ACPI kann man eigentlich erst ab Windows 2000 ausgehen. Bei Windows XP – wofür die Hersteller dann auch fleißig passende Treiber geschrieben haben – kommt es mit ACPI in der Praxis eher selten zu Problemen, was auch daran liegt, dass aktuelle Mainboards mit den erweiterten Interrupt-Fähigkeiten des APIC-Modus (siehe Kapitel 7.6.6) umgehen können, wodurch der Umstand, dass alle PCI-Einheiten den gleichen Interrupt-Kanal verwen - den (müssen), entschärft wird, was sich als »Knackpunkt« bei Windows 2000 und der vor ca. drei Jahren aktuellen Hardware herausgestellt hat. Bei einem erworbenen Komplett-PC sollte man heutzutage davon ausge- hen können, dass ACPI korrekt funktioniert. Allerdings muss im Prinzip nur eine einzige Komponente – wie z.B. eine Grafikkarte – nachträglich ersetzt werden, und wenn dann der dazugehörige Treiber nicht auf aktu - ellem ACPI-Stand ist, funktioniert damit bereits die Funktion Suspend to Disk (Ruhezustand) oder auch eine andere ACPI-Funktion nicht mehr. Diesem Umstand ist demnach bei der Erweiterung mit zusätzlichen PCI- Karten (TV, Video, Controller) unbedingt Rechnung zu tragen, wenn die ACPI-Funktionen (weiterhin) verwendet werden sollen. Bild 12.15: Im Ruhezustand wird die PC-Konfiguration ACPI-konform auf die Fest- platte geschrieben. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. . ACPI-Funktionalität werden außerdem neue Register und ein ACPI -BIOS benötigt, welches im Grunde genommen eine Erwei - terung eines Plug&Play -BIOS darstellt und daher in den gleichen Chips residiert Zusammenwirken der verschiedenen Optionen, und welche Funktion das BIOS und welche Windows übernimmt, nicht standardisiert, sodass man hierfür in den BIOS- Setups auch die unter - schiedlichsten. Stromsparfunktionen des BIOS löst ACPI auch noch die bis- her übliche Plug&Play-Funktion des BIOS ab, was recht drastische Ver- änderungen im allgemeinen Hardware-Aufbau und -Management zur Folge