ACPI - Advanced Configuration and Power Interface

ACPI ist ein offener Industriestandard für die Energieverwaltung. Zusätzlich stellt er Schnittstellen für die Hardwareerkennung, Gerätekonfiguration und zum Energiemanagement zur Verfügung.
ACPI wurde Ende der 90er Jahre von Intel und Microsoft eingeführt. Allerdings war die Implementierung in Windows 98 SE mangelhaft und es gab sehr häufig Bugs im BIOS und in den Hardware-Treibern. Das führte zu einem schlechten Ruf und der Empfehlung ACPI abzuschalten. Kein Wunder, die ACPI-Spezifikation ist sehr umfangreich und komplex.

Sehr viele PC-Hersteller, Betriebssystem-, Treiber-, BIOS-, Firmware- und Software-Entwickler sind an der ACPI-Spezifizierung und Umsetzung dieser Spezifikation beteiligt. Und trotzdem finden sich in vielen Implementierungen Fehler. Deshalb gibt es immer wieder mal Probleme mit den verschiedenen Betriebszuständen der PC-Hardware.
Für eine volle ACPI-Unterstützung müssen sowohl das Motherboard mit dem Chipsatz, Timer und BIOS als auch das Betriebssystem und teilweise auch der Prozessor ACPI-fähig sein.

Energiemanagement

ACPI ist hauptsächlich für seinen Energiesparmodus bekannt, dass das Advanced Power Management (APM) abgelöst hat. Die Kontrolle über das Energiemanagement liegt bei ACPI, anders als beim älteren APM-Standard, komplett beim Betriebssystem.
ACPI ermöglicht es, den Computer auszuschalten um ihn zu einem späteren Zeitpunkt einschalten zu können, und genau mit dem selben Zustand weiterarbeiten zu können, den er beim Ausschalten hatte. Doch so toll sich das anhört, es funktioniert bis heute teilweise immer noch nicht fehlerfrei.

Betriebszustände

ACPI unterscheidet zwischen den Betriebszuständen des gesamten Systems (S-States), des Prozessors (C- und P-States) und sonstigen Komponenten (D-States). Die Kennzeichnung setzt sich aus einem Anfangsbuchstaben zusammen, dem eine Ziffer folgt. Während der Buchstabe den Zuständigkeitsbereich des Betriebszustands kennzeichnet, bezieht sich die Ziffer auf die Sparwirkung. Je größer die Zahl, desto sparsamer ist der Betriebszustand und desto länger dauert die Wiederherstellung des Normalzustands.

ACPI S0

Der Betriebszustand S0 steht für den normalen Zustand eines laufenden Computers. Es ist möglich, den Prozessor in den C1-Zustand zu schalten. Es ist auch möglich, andere Komponenten, wie Festplatten bei laufendem System schlafen zu legen (D3/D4).

ACPI S1 - S2 - S3

Bei S1 und S3 schlummert das System und wacht dann auf, wenn zum Beispiel die Tastatur betätigt wird. Die Leistungsaufnahme zwischen S0 und S1 unterscheidet sich praktisch nicht.
Der S2-Betriebszustand ist ungenau definiert und kommt deshalb nie vor.

ACPI S3 - Suspend-to-RAM

Wählt man unter Windows XP "Standby" oder Windows Vista und Windows 7 "Energie sparen", dann fährt das System in den S3-Modus. Wenn die notwendige Hardware-, BIOS- und Treiber-Unterstützung fehlt, dann auch nur in den S1-Modus. Wenn die Schaltflächen für "Standby" und "Energie sparen" fehlen, dann fehlen die notwendigen Treiber oder sind fehlerhaft installiert. Im BIOS könnte ACPI-S1/S3 auch abgeschaltet sein.
Das Netzteil versorgt das Mainboard nur noch aus der 5V-Standby-Leitung. So fern ein Computer nicht stromlos war, wacht er innerhalb von Sekunden auf.

ACPI S4 - Suspend-to-Disk

Bei S4 wird der Arbeitsspeicher in eine Datei auf der Festplatte gespeichert. Danach darf der Computer vom Stromnetz getrennt werden. Der Systemstart dauert dann aber etwas länger als bei S3. Denn es müssen erst die Daten von der Festplatte in den Hauptspeicher zurückgeschrieben werden. Wenn der Hauptspeicher sehr groß ist und die Festplatte langsam, dann dauert das Aufwachen aus dem S4-Betriebszustand länger, als wenn das System neu startet.

ACPI S5

Der S5-Betriebszustand wird unter Windows XP und Windows Vista als "Herunterfahren" bezeichnet.

ACPI C0...C7

Die C-States kennzeichnen die Betriebs- bzw. Schlafzustände des Prozessors bzw. eines Prozessorkerns. C-States gehören zu den zentralen Stromsparmechanismen moderner Prozessoren und bilden die Grundlage für den Turbo-Modus (Übertaktungsautomatik) von Intel und AMD. Nicht alle Prozessoren beherrschen alle Betriebszustände. Aber nicht bei jedem Prozessor funktionieren die gleichen Stufen identisch.
Generell kann man sagen, dass höhere Zahlen hinter dem C eine tiefere Schlafphase kennzeichnen. Das bedeutet aber auch, je tiefer der Schlafzustand, desto länger dauert es, bis ein Kern wieder aufwacht.
Der Prozessor schaltet nicht nur Kernspannung und Taktfrequenz herunter, sondern trennt auch Caches und ganze Kerne von der Stromversorgung. Das spart sehr viel Strom.

ACPI-Betriebszustände für die Energieverwaltung eines PCs

ACPI	Beschreibung	Leistungsaufnahme
S0	Normalzustand, einzelne Komponenten können sich im Standby-Modus befinden, Leistungsaufnahme je nach Auslastung	40 bis 200 Watt
S1	Bildschirm ist aus. Kaum sparsamer als S0. Aber CPU: C1 bis C3	40 bis 100 Watt
S2	Wie S1. Wird in der Praxis fast nie benutzt.	40 bis 100 Watt
S3	System schläft, Daten befinden sich im Hauptspeicher, Aufwachzeit innerhalb weniger Sekunden. Betriebszustand wird als Suspend-to-RAM bezeichnet.	2 bis 15 Watt
S4	System schläft, Daten werden auf der Festplatte gespeichert, Aufwachzeit innerhalb einer Minute. Betriebszustand wird als Suspend-to-Disk bezeichnet.	1 bis 10 Watt
S5	Ausgeschalteter Zustand. PC lässt sich per Taster starten.	0 bis 10 Watt
G3	Netzteil ist vom Stromnetz getrennt.	0 Watt
C0	Prozessor arbeitet normal. Verschiedene P-States möglich.	10 bis 130 Watt
C1	Prozessor wartet auf Arbeit und befindet sich im leichten Schlafzustand (Halt-Befehl). Wechsel zwischen C0 und C1 mehrmals pro Sekunde möglich.	10 bis 30 Watt
C2/C3	Prozessor in tieferen Schlafzuständen. Bei C3 werden Takt abgeklemmt und Caches geleert (Sleep Mode). Dadurch verringerte Leistungsaufnahme.	7 bis 15 Watt
C4...C6	Prozessor in noch tieferen Schlafzuständen. Kommt vorwiegend bei Mobilprozessoren vor, um Strom zu sparen	5 bis 10 Watt
C7	Die Kernspannungen des Prozessors sind komplett abgeschaltet.	< 0,5 Watt