电脑怎么实现软件关机的？和按下电源键关机有啥区别？

在现代计算机上，物理按下按钮关机和在操作系统中鼠标点选关机的后的步骤，绝大部分都是一样的。尤其是硬件部分，几乎完全一样；在软件部分，也有大半也是完全一致的。其实，关机的步骤相当复杂，为了尽可能不损坏用户数据，也为了保护硬件，就要实现“优雅”地关机，而不能把电源一断了之。为此值得我们来详细探究一下。

软件部分

如果你曾经使用过Windows95，你一定会记得当时的一个铁律，必须正确关机！我们要点击关机菜单，在三个选项中选择关机才好。像这样按下电源键是绝对不行的：

我们按下电源键真的会立刻切断整机电源，如果你足够幸运，下次也许跑个Scandisk就行了，如果你没有这么幸运，你没有保存的文件可能就丢失了！这个设计简直是反人类，和我们其他电器的使用习惯完全不同。幸亏当时PC还是高大上的高科技产品而不是现在四处可见的普通电器，否则微软一定会被骂死。

Window98和随后的WindowsXP引入了ACPI，情况才得到改善。到这时，软件关机和按钮关机的很多步骤都开始统一起来了。

ACPI定义了两种电源键：Fixed hardware power button和Control method power button。Fixed hardware power button一般对应南桥或者SOC中的PWRBTN#引脚，而Control method power button一般可以用GPIO等扩展，它需要在ACPI table中报告_HID（PNP0C0C）设备并提供_GPE Event。为了简单起见，我们以最常见的PWRBTN#来说明整个流程：

1. 用户按下电源键，并抬起。

2. PWRBTN#被触发。

3. PWRBTN_STS被置1。

4. SCI产生。

5. 操作系统的OSPM发现SCI是电源键产生，随后检查用户的电源键设置偏好。用户可以设置睡眠或者关机。

到这里，前面都说处理物理电源键按下的部分。下面步骤开始，操作系统点选关机和按下物理按键就完全一致了：

6. 如果是关机，通知各个应用程序保存退出；通知各个驱动程序电源事件。有序关闭应用和驱动。

7. 调用关机前的各个ACPI定义的Event。

8. 写MADT表中的电源管理寄存器真正关机，进入S0 -> G2/S5流程。

到这里，操作系统在做好了所有软件上的清理现场工作，做好了下电的准备。当写入南桥PCH的电源管理寄存器之后，硬件逻辑开始接手了。

硬件流程

为了硬件上优雅的关机，保护系统各个部分，以及下次能够正常的开机，关机的流程十分复杂，正常下来可以有至少四五十个步骤！这不是危言耸听，因为相关方涉及：PCH中的PMC和ME、CPU、各种VR、主板上的PLD/CPLD、BMC或者EC/SIO，内存和电源PSU等等器件和逻辑。实际上，S0到S5并不是一蹴而就的，而是从S0->S3->Deep Sx一级级台阶一样下去的，甚至和主板的全局Reset的逻辑都有很大公共部分。在这里，软件关机和按下电源键关机走的流程完全一致。

如果你打开一个“decent”的主板原理图，一定有一页叫做Power Sequence Timing Diagram，它是站在主板层面上看关机时序的。芯片手册里面也有一个类似的部分，它是占住CPU和桥片的角度上看关机时序的。无论哪个角度，步骤都相当多，这里大大简化一下：

• 写下电源管理寄存器后，PCH中的PMC和它的固件开始执行关机流程：PMC通知CPU/VR要关机了，CPU开始整理内部逻辑和降低电压，之后发送ACK信息；PMC开始逐步拉低SLP_S3#、SLP_S4#、SLP_S5#。

• PMC和ME、BMC、EC开始沟通逐渐关闭各种Power Rail，包括内存等等的。其中CPLD负责关闭主板上很多Power Rail并告知PMC。

• CPLD通过PS_ON#置低，告知电源PSU准备下电。

• PSU通过PWR_OK#告诉CPLD收到。

• 过一段时间，PSU切断12VDC, 5VDC和3VDC的输出。关机完毕。注意关机后5V SB还是保持输出，为下次上电做好准备。
  

结论

你也行想不到，关个机还这么复杂，实际上，开机的过程更加复杂。不过，大部分人不需要了解这么多，很多相关方都在代替大家负重前行！

参考资料