「计算机系统」重启就是关机再开机?想什么呢

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「计算机系统」重启就是关机再开机?想什么呢

前两天在刷 pyq 的时候,看到了一朋友发的一张与客服的对话截图:

说实话,这种情况我也遇到过,还不止一次..

真是 Amazing!虽然先前就有听说重启和关机后再开机不一样,但当电脑跳出“需要重启”的弹窗时,我依旧会选择“稍后重启”,然后在使用完电脑后关机,下次使用时开机,当作重启…

当时还天真地以为,这样既没有打断正在进行的工作还完成了重启,可谓是做到了效率的最大化

今天亲眼见证了两种方式所带来的不同结果,我决心好好探索一下:

“重启”和“关机后再开机”到底有哪些不同?

01-定性来看

从最表层看,当我们点击“重启”后,计算机会自动进行注销用户、关闭系统、重新打开并装载系统等操作,主机似乎停了一下,但并没有完全关闭

而选择关机再开机,不仅中途主机会完全关闭,我们还要手动按一下主机上的电源键才能再次将系统开启。

所以从操作手段上,关机再开机相比重启要多按一次按钮;从主机经历的过程上看,关机再开机相比重启经历得更多。emmm,似乎说了一段废话… 不过通过主机呈现出的不同状态,我们应该能感觉到两者肯定是有不同的。

在主机没有完全关闭的背后,究竟还藏着什么不为人知的秘密?

02-定量来看

想要深挖计算机重启背后的秘密,就要知道计算机在重启过程中都发生了什么。

首先我们来看看,操作系统是通过什么来区分重启和关机再开机的,这里就要引入一个概念——高级配置电源管理接口(Advanced Configuration and Power Interface),简称 ACPI

ACPI 是1997年由多家公司共同提出、制定的操作系统电源管理、硬件配置接口,是一种开放标准

ACPI 整体框架图

相信大家看到上图的感觉一定是非常头大,不过我们今天不是去深挖 ACPI 的,而是看 ACPI 是如何决定计算机的重启的。

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。这个状态还可以再细分为以下几种:
    • (1)S0ixModern Standby。在这种睡眠状态下,计算机还能联网,音乐还可以播放,其余大部分应用处于暂停的状态,轻按任意键即可登录账户并进入工作状态。
    • (2)S1比较耗电的睡眠模式。CPU 的所有寄存器被刷新,并且停止执行指令,但 CPU 和内存的电源会被维持。
    • (3)S2:一种比S1更深的睡眠状态,会停止CPU的电源供应,这种模式通常不被采用。
    • (4)S3:称为 Suspend to RAM,简称 STR。这个模式就是我们计算机上常见的“睡眠”
    • (5)S4:称为Suspend to Disk,也是我们常说的“休眠”,其和 S3 的差别在于,S4 消耗的时间更长,而且如果此时系统断电,S3状态下没有保存的数据会丢失,而 S4 状态下不会影响。
  • G2(S5):称为 Soft Off。此状态和下面所所述的 G3(S6) 类似,不过在这个状态下,系统仍可以被部分设备(如键盘等)唤醒。
  • G3(S6):称为 Mechanical Off。此状态下所有部件断电,需要再次按下电源键才能唤醒。

虽然看起来我们一直没有提到重启,但从 ACPI 规范下计算机的几种状态,我们却可以看出其不同的运行模式和唤醒模式,这和我们马上要讲到的重启都是有关联的。

⭐其实你可能想不到,重启也分很多个种类,而我们平时最常接触到的重启,叫 hard reset,其通过信号通知所有芯片、外围网卡等等一起进行 reset 操作,使系统大多数寄存器重置到缺省值(默认值),而后 CPU 从 reset vector 开始执行程序。

⭐在这个过程中系统不会完全断电,不会进入 G3(S6) 的状态,CPU 在其它组件的协助下执行 reset 的相关程序。

⭐而关机再开机的过程中,系统会完全切断电源,即进入 G3(S6) 的状态,让所有寄存器恢复到初始状态,整个过程需要执行的程序会更多,速度上也会更慢一些。

03-重启和关机再开机该怎么选择?

⭐我们选择重启计算机,可能是计算机进行了软件更新或者系统更新,亦或是系统的某个部件出了问题(就好比开头处那张截图里遇到的问题:微软和 Intel 芯片兼容问题

一般情况下,如果是系统希望我们进行重启,那就按照要求进行重启就行。因为在软件或系统进行更新,计算机需要重新加载配置文件,这时候重启会显得更加得有针对性并且效率较高。

⭐而当计算机的部分功能出现障碍时,由于重启无法保证所有寄存器都恢复到默认状态,所以就会导致重启也可能解决不了问题,所以这时候就需要通过关机的方式来尝试解决。

写到这里,不禁感叹计算机这个系统真的太过庞大,一个小小的操作背后都隐藏有如此丰富的知识点,真心佩服研究计算机这个领域的大佬们,向你们学习!

04-参考资料

  • [1] 高级配置与电源接口 - 维基百科
  • [2] 计算机重启的原理是什么?- 知乎
  • [3] Sindre G, Conradi R, Karlsson E A. The REBOOT approach to software reuse[J]. Journal of Systems and Software, 1995, 30(3): 201-212.

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