Linux PC可選用的電源管理：DPM

　　談到PC的電源管理標(biāo)準(zhǔn)，不作二想的當(dāng)然是ACPI，不過這樣的想法如今似乎需要一些補(bǔ)充，若將PC的定義更廣義延伸來看，那么可使用的電源管理機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)將不單只有ACPI，DPM（Dynamic Power Management，動(dòng)態(tài)電源管理）則是另一個(gè)可評(píng)估的選擇，以下我們將對(duì)此逐一說明理由。

　　不是所有PC OS都支持ACPI

　　PC使用ACPI的電源管理機(jī)制已久，打從1996年發(fā)布首版標(biāo)準(zhǔn)以來已經(jīng)使用超過10年的時(shí)間，就連Apple在2005年決議將Mac OS X移植到x86平臺(tái)后，所使用的電源管理規(guī)范也一樣是ACPI，由此來看真的需要選用ACPI之外的省電標(biāo)準(zhǔn)嗎？

　　這樣的疑問，主要是以Windows、Mac OS X等操作系統(tǒng)所發(fā)出的觀點(diǎn)，但PC并不是只能執(zhí)行這兩種操作系統(tǒng)，也包含Linux、FreeBSD以及其它適用于x86架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)就不見得依循ACPI規(guī)范。舉例來說，2003年國(guó)際信息大廠（注1）開始積極于商用市場(chǎng)推行Linux PC，當(dāng)時(shí)的Linux在核心程序上對(duì)ACPI的支持尚未完備，因此預(yù)設(shè)的省電機(jī)制是更早期的APM，而非ACPI。

△圖說：DPM的架構(gòu)圖，圖中可見DPM可控管多項(xiàng)硬件，包括電源供應(yīng)器、系統(tǒng)頻率產(chǎn)生器、內(nèi)存控制器、處理器等。（資料來源：www.dynamicpower.sourceforge.net）

　　ACPI依舊要與BIOS互動(dòng)

　　其次，ACPI訂立的初衷，是期望讓操作系統(tǒng)直接進(jìn)行電源管理，言下之意是取代APM，APM是在BIOS的韌體層面來

　　不過，在后續(xù)的實(shí)際發(fā)展上似乎未能實(shí)現(xiàn)初衷，甚至有反其道的跡象，首版ACPI提出時(shí)是由Intel、Microsoft、Toshiba等三家業(yè)者所共同訂定，并沒有BIOS業(yè)者（如AMI、Phoenix等）的參與，就BIOS業(yè)者的角度來看，ACPI是稀釋其BIOS功效價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)ACPI自然是采抵抗姿態(tài)，然之后ACPI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改版（2000年的2.0版），開始有BIOS業(yè)者的參與制訂，由此可知：ACPI不僅沒有達(dá)到架空BIOS的目的，依舊對(duì)BIOS有程度上的依賴，甚而有更密切之跡。

　　就PC使用者而言，省電機(jī)制是完全交付給BIOS，還是完全交付給OS，或者兩相合作等，這些都不重要也不用去在意，但對(duì)運(yùn)用PC架構(gòu)、PC技術(shù)的開發(fā)設(shè)計(jì)者而言就必須關(guān)注，OS與BIOS相依的結(jié)果將會(huì)影響設(shè)計(jì)。

　　舉例而言，截至目前為止Microsoft Windows所用的BIOS是傳統(tǒng)的BIOS，也就是以真實(shí)模式、16-bit指令執(zhí)行的BIOS程序，此是打從1981年IBM PC推出以來就有的不成文標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)的Apple將Mac OS X轉(zhuǎn)移到PC之后，所用的BIOS標(biāo)準(zhǔn)并非是傳統(tǒng)PC BIOS，而是Intel所力主的新PC韌體標(biāo)準(zhǔn)：EFI（Extensible Firmware Interface，可延伸式韌體接口），EFI是以保護(hù)模式、32-bit指令執(zhí)行的BIOS。

　　由此來看，Mac OS X無法使用傳統(tǒng)BIOS，Windows也無法支持先進(jìn)的EFI，如此就更難使ACPI平順運(yùn)作，即便ACPI已訂立一套自有的硬件抽象層，理論上可讓OS用更簡(jiǎn)潔（去除繁瑣、復(fù)雜細(xì)節(jié)）、更具結(jié)構(gòu)性的方式來與BIOS協(xié)同運(yùn)作，然OS與BIOS間的程度上相依，就工程角度而言等于減損了BIOS的換替彈性。

△圖說：DPM的運(yùn)作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖其中包含了閑置、中斷執(zhí)掌、工作排程、休眠等各種狀態(tài)。（資料來源：www.dynamicpower.sourceforge.net）

　　附帶一提的，除了傳統(tǒng)BIOS、EFI BIOS外，Transmeta公司的Crusoe、Effineon等處理器由于使用特有的CMS（Code Morphing Software）轉(zhuǎn)化機(jī)制，因此其使用的BIOS既不是傳統(tǒng)BIOS也不是EFI BIOS，如此與ACPI間的通透支持也同樣困難。

　　支援ACPI不利于移攜

　　說明到目前為止其實(shí)仍不會(huì)覺得問題嚴(yán)重，PC的主流OS僅一、二種，同樣的主流BIOS也僅來自于一、二家業(yè)者，很少有機(jī)會(huì)用到主流以外OS或BIOS，因此有無交換性、替換彈性似乎也無關(guān)緊要。且看來看去，影響最多的恐怕是Linux，Linux在ACPI方面的支持進(jìn)度與完整性必是落后于Windows，數(shù)年前還是以APM為主。

　　同時(shí)Linux的優(yōu)勢(shì)在于平臺(tái)移攜性（Portable），小至手表、PDA，大到大型主機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)都可使用Linux，相對(duì)的Mac OS X除了從PowerPC轉(zhuǎn)往x86外，并沒有更多的跨平臺(tái)想法，所以轉(zhuǎn)移至x86后，可以更專致于擁抱x86硬件、EFI韌體，所以有否BIOS換用彈性對(duì)Mac OS X并不重要，然對(duì)Linux就相對(duì)重要，Linux在操作系統(tǒng)核心內(nèi)所支持的電源管理機(jī)制及標(biāo)準(zhǔn)，必須盡可能適用于不同的硬件，連帶的也要適用于不同的韌體才行，如此才能持續(xù)保有移攜性的優(yōu)勢(shì)。

　　所以，Linux確實(shí)比Windows、Mac OS X更需要一套真正不與韌體關(guān)連的電源機(jī)制，以便伴隨Linux移植至各硬件平臺(tái)時(shí)都仍能持續(xù)適用并發(fā)揮功效，若以此角度來審視則ACPI并不適合Linux，或至多只適合Linux PC。

　　ACPI不適合嵌入式系統(tǒng)

　　進(jìn)一步的，也因?yàn)長(zhǎng)inux具有高度移攜性，所以今日許多的嵌入式系統(tǒng)都以Linux為其操作系統(tǒng)，此時(shí)的Linux成為嵌入式操作系統(tǒng)，在此種運(yùn)用下ACPI就更不適合Linux。

　　關(guān)于此，對(duì)嵌入式設(shè)計(jì)有概念者，即能很快了解個(gè)中的不適性，ACPI是針對(duì)一般性用途的操作系統(tǒng)所設(shè)計(jì)，即是用于數(shù)據(jù)處理之類的應(yīng)用，這類型的應(yīng)用講求同時(shí)執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序，程序執(zhí)行的數(shù)目不定，運(yùn)算資源、硬件資源的分配上著重在整體最大化效益，且未特別看重執(zhí)行的響應(yīng)速度。

　　相對(duì)的，嵌入式操作系統(tǒng)只執(zhí)行單一或少數(shù)的應(yīng)用程序，程序的執(zhí)行個(gè)數(shù)固定，運(yùn)算資源、硬件資源講究重點(diǎn)式分配、優(yōu)先權(quán)式分配，并強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵程序的執(zhí)行速度反應(yīng)?？梢娨话阈杂猛镜牟僮飨到y(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)（也多半是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）在特性與取向上近乎天南地北，倘若將ACPI用于嵌入式操作系統(tǒng)，必會(huì)影響執(zhí)行運(yùn)作的實(shí)時(shí)表現(xiàn)。

△圖說：就高層次的角度來看DPM的技術(shù)提案，其中政策管理器將用在操作系統(tǒng)核心與應(yīng)用程序，而政策則置于操作系統(tǒng)核心中的DPM功效部分。（資料來源：www.dynamicpower.sourceforge.net）

　　PC架構(gòu)的嵌入式應(yīng)用正在狂增

　　如此看來問題似乎更小，一方面不是Windows、Mac OS X等操作系統(tǒng)的問題，另一方面也不是Linux PC的問題，Linux PC大可與Windows、Mac OS X一樣只支持ACPI，此僅是屬于Linux在嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)上的問題。

　　這樣的觀點(diǎn)并沒有錯(cuò)，但若是從今日的各種發(fā)展趨勢(shì)來看，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的觀點(diǎn)并不完全。首先，現(xiàn)在有愈來愈多的嵌入式應(yīng)用是實(shí)行x86架構(gòu)，例如POS收款機(jī)、ATM提款機(jī)、KIOSK信息亭等，其機(jī)內(nèi)的本體基礎(chǔ)都是x86、都是PC，但操作系統(tǒng)方面多半不是Windows或Mac OS X，而是Linux或其它的嵌入式系統(tǒng)，此外如STB視訊機(jī)頂盒、PVR硬盤錄放機(jī)等也是如此。

　　再者，Microsoft也積極為PC嘗試各種新應(yīng)用出路，媒體中心（Media Center）即是此中的一項(xiàng)代表，媒體中心從某種角度看也等于是一種嵌入式應(yīng)用，擔(dān)任媒體中心角色的計(jì)算機(jī)置放在客廳中，與電視相連，只具備固定的幾項(xiàng)功效，只執(zhí)行固定的幾項(xiàng)應(yīng)用，如此幾與嵌入式設(shè)計(jì)無異。

　　不僅如此，PC架構(gòu)的服務(wù)器也有朝嵌入式發(fā)展的取向，伺服應(yīng)用機(jī)（Server Appliance）（注2）、NAS（Network Attached Storage）、刀鋒服務(wù)器（Blade Server）等即是此取向的代表，此類型的機(jī)器設(shè)備都具有一個(gè)共通點(diǎn)，那就是只執(zhí)行單一或固定的幾項(xiàng)應(yīng)用，并講究執(zhí)行響應(yīng)速度與服務(wù)效能。

　　如此看來，以PC架構(gòu)為基礎(chǔ)的嵌入式應(yīng)用正大幅增加，且用的都是嵌入式操作系統(tǒng)，既為嵌入式應(yīng)用，雖然不是所有嵌入式應(yīng)用都有實(shí)時(shí)處理的需求，但仍有很大比重都需要實(shí)時(shí)性，包括視訊編譯碼、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸?shù)?，如此也就需要更能支持與呼應(yīng)嵌入式實(shí)時(shí)處理的電源管理機(jī)制，而不是一般性數(shù)