熟悉 x86 電腦的朋友估計(jì)對 ACPI 這個名詞不會陌生，在如今的計(jì)算機(jī)市場上，ACPI廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、臺式機(jī)、工作站以及服務(wù)器等產(chǎn)品上。新興的 RISC-V 架構(gòu)要進(jìn)入桌面/服務(wù)器領(lǐng)域，不可避免地會與 ACPI 打上交道。

什么是 ACPI？

ACPI 全稱是 Advanced Configuration and Power Interface（高級配置與電源接口），它是一套開放標(biāo)準(zhǔn)，可供操作系統(tǒng)用于發(fā)現(xiàn)和配置硬件、自動配置即插即用和熱插拔設(shè)備、進(jìn)行電源管理以及狀態(tài)監(jiān)控等[1]。

ACPI 的初版規(guī)范由英特爾（Intel）、微軟（Microsoft）和東芝（Toshiba）共同制定，在 1996 年 12 月發(fā)布。隨后越來越多的公司加入到 ACPI 規(guī)范的改進(jìn)中。2013 年 10 月，ACPI 規(guī)范轉(zhuǎn)交由 UEFI 論壇維護(hù)，一直至今。最新的 ACPI 規(guī)范已經(jīng)演變到了 6.6 版本，在 2025 年 5 月發(fā)布。

在 ACPI 之前，計(jì)算機(jī)的電源管理幾乎完全交由底層的 BIOS 固件來控制，這大大限制了操作系統(tǒng)在能耗控制上的功能。ACPI 的出現(xiàn)，取代了 APM（Advanced Power Management）、MPS（MultiProcessor Specification）、Legacy PnP（Plug and Play BIOS）等規(guī)范，讓操作系統(tǒng)在電源管理和硬件配置上獲得了更多的自主權(quán)，從而實(shí)現(xiàn)了OSPM（Operating System-directed configuration and Power Management，操作系統(tǒng)導(dǎo)向的配置和電源管理）系統(tǒng)。

ACPI 框架

一個使用 ACPI 的系統(tǒng)的完整框圖如下：

取自 ACPI specification v6.6[2]

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橙色部分是 ACPI 規(guī)范所覆蓋的內(nèi)容，因此 ACPI 定義的是一種軟件和硬件組件的接口規(guī)范：

硬件上：

ACPI Register Set：在硬件上實(shí)現(xiàn)的 ACPI 寄存器組，為 x86 架構(gòu)特有。ARM 和 RISC-V 通常用的是 hardware-reduced ACPI，可無需在硬件上實(shí)現(xiàn)這些寄存器。

軟件上，定義了多個 ACPI 表（Table），這些表整體可分為兩種類型：

Static Tables：又稱為Data Tables，由裸數(shù)據(jù)組成，ACPI Driver 可直接讀取表中的內(nèi)容。

Definition Block Tables：由AML（ACPI Machine Language）字節(jié)碼（byte code）組成，它的內(nèi)容要經(jīng)AML Interpreter（解釋器）解釋后才能被 ACPI Driver 讀取到。

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綠色部分是操作系統(tǒng)中的相關(guān)組件，其中：

ACPI Driver：操作系統(tǒng)用于對接 ACPI 的驅(qū)動，AML Interpreter 也是屬于其中的一部分。其中有一個比較出名的開源工程ACPICA（ACPI Component Architecture）[3]，它提供了與操作系統(tǒng)無關(guān)的一些 ACPI 相關(guān)代碼實(shí)現(xiàn)，也包括一個 AML Interpreter 的實(shí)現(xiàn)。目前 ACPICA 的代碼被用于 Linux、FreeBSD 等系統(tǒng)中，作為 ACPI Driver 的一部分。

OSPM（Operating System-directed configuration and Power Management）：以 ACPI 為核心、由操作系統(tǒng)主導(dǎo)的電源管理子系統(tǒng)的統(tǒng)稱。

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藍(lán)色部分是硬件或平臺相關(guān)的組件，其中：

Platform Firmware是負(fù)責(zé)啟動機(jī)器、實(shí)現(xiàn)休眠/喚醒/重啟等接口的固件，通常指 BIOS/UEFI。它也負(fù)責(zé)生成各個 ACPI 表并提供給操作系統(tǒng)。

ACPI Namespace

前面提到 ACPI 的 Definition Block Tables 由 AML 字節(jié)碼組成，而 AML 字節(jié)碼的生成流程通常如下圖：工程師使用ASL（ACPI Source Language）語言對硬件信息進(jìn)行描述，隨后通過 ASL 編譯器（例如 iASL）將其編譯為 AML 字節(jié)碼，生成 Definition Block Tables，并打包進(jìn)固件：

取自 Basic ACPI Source Language (ASL) Constructs Tutorial[4]

從固件中獲取到 ACPI 表后，操作系統(tǒng)中的 AML Interpreter 會解析 AML 字節(jié)碼，構(gòu)造出硬件設(shè)備的樹狀層次結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為 ACPI namespace。操作系統(tǒng)從ACPI namespace中即可獲取到硬件的各種信息：

取自 Basic ACPI Source Language (ASL) Constructs Tutorial[4]

ACPI 與 UEFI 的關(guān)系

在 ACPI 出現(xiàn)的場合，通常也能見到 UEFI 的身影。UEFI 全稱是 Unified Extensible Firmware Interface（統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口），它是計(jì)算機(jī)固件的一種規(guī)范，旨在替代 BIOS。

它的前身是英特爾于 1998 年提出的 Intel Boot Initiative，后改名為 EFI（Extensible Firmware Interface，可擴(kuò)展固件接口），再于 2005 年改名為 UEFI 并轉(zhuǎn)交由 UEFI 論壇維護(hù)發(fā)展至今[5]。UEFI 規(guī)范的一個比較出名的實(shí)現(xiàn)是由 TianoCore 社區(qū)開源的 EDK II 工程[6]。

雖然都是規(guī)范，但 ACPI 與 UEFI 關(guān)注的點(diǎn)不同：ACPI 是從硬件抽象的角度定義了操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、配置、管理硬件的規(guī)范接口，而 UEFI 定義的是固件與操作系統(tǒng)間軟件層面的規(guī)范接口。從兩者最初制定的目的也能看出差異：ACPI 是為了將 BIOS 固件的電源管理等功能以規(guī)范的接口交由操作系統(tǒng)來主導(dǎo)，而 UEFI 則是為了替代 BIOS 固件本身。

ACPI 與 UEFI 初版規(guī)范的提出都有英特爾的參與，并后面都交由 UEFI 論壇[7]維護(hù)，兩者間存在著諸多聯(lián)系，但并非強(qiáng)綁定，其他 bootloader（如 U-Boot）也可以支持 ACPI，UEFI 也支持安裝其他的配置表（如 Device Tree）供操作系統(tǒng)使用。不過在個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域，UEFI + ACPI 還是目前最常見、最成熟的使用組合。

為什么 RISC-V 需要支持 ACPI？

在討論 RISC-V 為什么需要支持 ACPI 之前，我們可以看一下發(fā)展路線十分相似的 ARM：同樣都是起家于嵌入式領(lǐng)域，隨后向個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域發(fā)起進(jìn)攻。ARM 所經(jīng)歷過的挑戰(zhàn)，在 RISC-V 上也同樣存在。

嵌入式與個人電腦/服務(wù)器的產(chǎn)品生態(tài)差異

嵌入式領(lǐng)域與個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域，兩者的產(chǎn)品生態(tài)形式有較大的不同：

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嵌入式領(lǐng)域的產(chǎn)品，通常會存在一個品牌廠商，整合上游廠商提供的軟、硬件，做成一個高度定制化的最終產(chǎn)品，并對其負(fù)責(zé)。例如手機(jī)，普通用戶通常接觸到的只有蘋果/華為/小米等最終的手機(jī)品牌廠商，無法輕易更換手機(jī)主板上的硬件，不同手機(jī)的固件/操作系統(tǒng)通常也互不通用。

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個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域的產(chǎn)品，普通用戶能直接接觸到的廠商會多很多，CPU、主板、電源、硬盤、顯卡等均可能來自不同的廠商，用戶可選擇合適的零部件產(chǎn)品，自行搭建出滿足自身需求的機(jī)器。各零部件廠商也只對自身的零部件產(chǎn)品負(fù)責(zé)。軟件操作系統(tǒng)的通用性也更強(qiáng)，一臺機(jī)器可以運(yùn)行 Windows、Ubuntu 等不同的操作系統(tǒng)，同一個操作系統(tǒng)通常也只需一個鏡像就可適配不同的硬件機(jī)器。

（當(dāng)然，目前市面上不乏很多集成化、定制化程度很高的個人電腦產(chǎn)品，例如蘋果公司的 Mac 電腦，或其他一些筆記本電腦，它們的產(chǎn)品形態(tài)更接近于手機(jī)這樣的嵌入式產(chǎn)品，普通用戶無法輕易自行更換其軟、硬件。不過從整體生態(tài)而言，這樣的產(chǎn)品還是相對少數(shù)。）

個人電腦/服務(wù)器生態(tài)中如此多廠商的軟、硬件能相互通用，不可或缺地會存在 “標(biāo)準(zhǔn)”。

個人電腦/服務(wù)器生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的形成

在 20 世紀(jì) 70~80 年代，個人電腦（PC，Personal Computer）剛面向市場時，并不存在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商間的個人電腦互不兼容。1981 年 8 月，IBM 推出了 IBM PC，并隨后公布了上面除 BIOS 外的全部技術(shù)資料，并允許第三方公司生產(chǎn)與其兼容的硬件，即采用所謂的開放架構(gòu)（open architecture）。

此舉大大促進(jìn)了整個個人電腦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IBM PC 逐漸成為事實(shí)上的個人電腦 “開放標(biāo)準(zhǔn)”，與該標(biāo)準(zhǔn)兼容的機(jī)器都統(tǒng)稱為“IBM PC 兼容機(jī)”（IBM PC Compatible）[8]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到了 1990 年代，IBM 對個人電腦架構(gòu)的影響力逐漸下降，取而代之的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)變成了“Wintel” [9]：Windows + Intel，代指基于英特爾（Intel）的 x86 處理器、運(yùn)行微軟（Microsoft）的 Windows 操作系統(tǒng)的個人電腦。由英特爾和微軟主導(dǎo)的行業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了諸多的軟、硬件規(guī)范：UEFI、ACPI、PCI/PCIe 等，“IBM PC 兼容機(jī)” 的說法也逐漸被“標(biāo)準(zhǔn) PC”（standard PC）以及后續(xù)的 “ACPI PC” 所取代[8]。

Wintel 架構(gòu)在 x86 計(jì)算機(jī)中極具統(tǒng)治力，一直至今。除了臺式機(jī)外，筆記本電腦或服務(wù)器產(chǎn)品也深受其影響，并且即使機(jī)器是基于其他廠商（如 AMD）的 x86 處理器，或運(yùn)行其他的操作系統(tǒng)（如 Linux），也在很大程度上兼容該架構(gòu)。

2000 年代的個人電腦主板結(jié)構(gòu)框圖[10]

Device Tree vs ACPI

前面提到說 ACPI 的 ASL 語言可以通過 ACPI namespace 這樣的硬件抽象結(jié)構(gòu)來描述硬件信息，供操作系統(tǒng)使用，而嵌入式領(lǐng)域常用的另外一套技術(shù)方案 —— Device Tree，也能對硬件進(jìn)行抽象。單論硬件抽象功能，兩者并無孰優(yōu)孰劣之分，那隨著 ARM/RISC-V 進(jìn)入個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域，Device Tree 是否有可能伴隨 ARM/RISC-V 的使用慣性而帶入進(jìn)來，并成為與 ACPI 抗衡甚至取代 ACPI 的新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)？

目前來看暫無這樣的趨勢。因?yàn)樵趥€人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域，Device Tree 相比 ACPI 還是有以下兩點(diǎn)不足：

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一是規(guī)范的涉及范圍：Device Tree 的規(guī)范[11]只涉及如何使用 DTS（Device Tree Source）語言來描述硬件信息，而 ACPI 規(guī)范涉及的范圍更廣：除了如何使用 ASL 語言描述硬件信息，ACPI 規(guī)范還規(guī)定了操作系統(tǒng)如何與底層固件、硬件交互的很多要求。這些規(guī)范的約束，是實(shí)現(xiàn) “一個通用操作系統(tǒng)可運(yùn)行在不同機(jī)器上” 的必要條件之一。

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二是靈活性：ASL 語法上更加靈活，如下面的例子，它支持變量賦值、流程控制等運(yùn)算符，可以讓固件在無需修改操作系統(tǒng)的情況下，實(shí)現(xiàn)更加靈活的行為：

DefinitionBlock ("","DSDT",2,"","",0x0){ Name (INT1,0x02) Method (CTDW,1) { local0= arg0 while(local0) { printf("%o",local0) local0-- } } Method (CTUP,1) { local0= arg0 while(local0

因此，目前 Device Tree 有的，ACPI 有；Device Tree 沒有的，ACPI 也有。并且在 ACPI 已經(jīng)是個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，要擴(kuò)展 Device Tree 讓它成為一個并沒有明顯優(yōu)于 ACPI 的新標(biāo)準(zhǔn)，成為一件費(fèi)力又不討好的事情。自然而然地，在嵌入式領(lǐng)域使用更加輕量的 Device Tree，在個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域使用更符合行業(yè)生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的 ACPI，是更加合適的選擇。

ARM 的選擇

嵌入式領(lǐng)域高度定制化的產(chǎn)品特點(diǎn)，難以形成行業(yè)內(nèi)通用的標(biāo)準(zhǔn)。在面對個人電腦/服務(wù)器這些有著幾十年歷史、涉及諸多零部件廠商、并且相互間遵循一定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 x86 傳統(tǒng)生態(tài)領(lǐng)域時，ARM 嵌入式領(lǐng)域常用的 U-Boot、Device Tree 等技術(shù)方案也難以施展拳腳。那么 ARM 的選擇自然不言而喻：在個人電腦/服務(wù)器也全面擁抱起了 x86 常用的 UEFI、ACPI、SMBIOS 等標(biāo)準(zhǔn)。

對此，ARM 于 2020 年發(fā)布了Arm SystemReady標(biāo)準(zhǔn)，對不同產(chǎn)品的軟、硬件做出規(guī)范要求：

ARM SystemReady 對不同產(chǎn)品的要求。取自 arm-systemready-whitepaper.pdf[12]

在 2024 年 11 月 21 日發(fā)布的 Arm SystemReady Requirements Specification v3.0[13]中，ARM 調(diào)整了 SystemReady 的分類：

SystemReady LS 被棄用

SystemReady ES 和 SR 統(tǒng)稱為新的 “SystemReady”，用于那些可運(yùn)行一個無需定制化修改的、通用的操作系統(tǒng)的產(chǎn)品，它要求 ACPI 是必須實(shí)現(xiàn)的。

SystemReady IR 則改名為 “SystemReady Devicetree”，用于那些運(yùn)行嵌入式 Linux/BSD 操作系統(tǒng)的產(chǎn)品。

取自 Arm SystemReady Requirements Specification v3.0[13]

可見，對于個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域，ACPI 是十分重要的，它是實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)通用化不可或缺的一環(huán)。

Hardware-reduced ACPI

ACPI 誕生于 x86 架構(gòu)，它的規(guī)范中也規(guī)定了需在硬件上實(shí)現(xiàn)的 ACPI 寄存器組，這些寄存器跟 x86 自然有著千絲萬縷的關(guān)系。但 ARM/RISC-V 硬件上不一定實(shí)現(xiàn)有這些寄存器，那它們要如何支持 ACPI 呢？

ACPI 規(guī)范 v5.0 引入了一種新的方法，稱為hardware-reduced ACPI，它不再要求必須實(shí)現(xiàn)以下這些 ACPI 硬件特性[14]：

Power Management (PM) timer

Real Time Clock (RTC) wake alarm

System Control Interrupt (SCI)

Fixed Hardware register set (PMx_* event/control/status registers)

GPE block registers (GPEx_* event/control/status registers)

Embedded controller

相對應(yīng)地，某些功能有了替代的實(shí)現(xiàn)手法。例如 ACPI 的事件通知模型，在傳統(tǒng) x86 上它是通過 SCI（System Control Interrupt）中斷和 GPE（General-Purpose Event）寄存器實(shí)現(xiàn)，由 SCI 中斷來觸發(fā) ACPI 事件的產(chǎn)生；而在 hardware-reduced ACPI 中，則變成可通過 GPIO-signaled ACPI Events 或 Interrupt-signaled ACPI Events 這兩種機(jī)制實(shí)現(xiàn)，前者是由 GPIO 中斷來觸發(fā) ACPI 事件，后者則可由任意中斷來觸發(fā) ACPI 事件。

ACPI 電源管理

ACPI 電源管理相關(guān)狀態(tài)分類

關(guān)于電源管理，ACPI 規(guī)范中為系統(tǒng)以及設(shè)備定義了以下狀態(tài)（state）：

取自 ACPI specification v6.6[2]

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系統(tǒng)的全局狀態(tài)Gx（Global System State）與睡眠狀態(tài) Sx（Sleeping State）：

G0（S0）- Working：正常工作狀態(tài)。

G1 - Sleeping：以較低功耗運(yùn)行的狀態(tài)。從用戶角度 “看起來” 系統(tǒng)像是關(guān)閉的，但無需重啟操作系統(tǒng)就可回到 G0/S0 狀態(tài)。G1 又細(xì)分為 S1~S4 四種傳統(tǒng)狀態(tài)，以及一種相對較近新提出的 S0ix 狀態(tài)：

S1 - POS（Power on Suspend）：最耗電的睡眠狀態(tài)。該狀態(tài)下會維持 CPU 和內(nèi)存的供電，操作系統(tǒng)的上下文不會丟失。

S2：一種比 S1 更深的睡眠狀態(tài)。該狀態(tài)下 CPU 會斷電。

S3 - STR（Suspend to RAM）/ Standby / Sleep：該狀態(tài)下只有內(nèi)存被供電，除了內(nèi)存外的其他上下文都不會保留。

S4 - STD（Suspend to Disk）/ Hibernation / Non-Volatile Sleep：該狀態(tài)允許主板斷電，操作系統(tǒng)會將上下文保存在非易失存儲介質(zhì)（Non-Volatile Storage）中。

S0ix- 該狀態(tài)有多種名稱：ACPI 規(guī)范中稱之為Low Power S0 Idle[2]，英特爾稱之為S0ix[15]，微軟稱之為Modern Standby[16]，Linux 內(nèi)核稱之為Suspend o Idle 或 S2Idle[17]該睡眠狀態(tài)的功耗接近甚至低于傳統(tǒng)的S3 狀態(tài)，并且能更快地恢復(fù)到 G0/S0 狀態(tài)。該狀態(tài)還可以繼續(xù)細(xì)分為 S0i1、S0i2、S0i3 等子狀態(tài)。

G2（S5）- Soft Off：以最低功耗運(yùn)行的狀態(tài)。硬件不保留操作系統(tǒng)的上下文，操作系統(tǒng)經(jīng)重啟后才能回到 G0/S0 狀態(tài)。該狀態(tài)下并不一定能安全地移除硬件。

G3 - Mechanical Off：機(jī)械上的斷電狀態(tài)。不保留硬件上下文，可安全移除硬件。操作系統(tǒng)經(jīng)重啟后才能回到 G0/S0 狀態(tài)。該狀態(tài)下除了 RTC（real-time clock）外，功耗為零。

Legacy：如果系統(tǒng)不支持 ACPI，則運(yùn)行在該狀態(tài)。該狀態(tài)下的電源管理通過 APM、Legacy PnP 等規(guī)范實(shí)現(xiàn)。

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設(shè)備的電源狀態(tài)Dx（Device Power State）：系統(tǒng)處于 G0/S0 狀態(tài)時，設(shè)備可在以下電源狀態(tài)之間切換（設(shè)備不一定會實(shí)現(xiàn)所有這些電源狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)多寡會視設(shè)備類別而有所不同）：

D0 - Fully-On：功耗最高的狀態(tài)。設(shè)備完全活躍并能持續(xù)保持所有相關(guān)上下文。

D1：其含義視設(shè)備類別而定。通常會被定義為相比 D2 功耗更高、保留的上下文更多的狀態(tài)。很多設(shè)備都沒有定義該狀態(tài)。

D2：其含義視設(shè)備類別而定。通常會被定義為相比 D1 或 D0 功耗更低、保留的上下文更少的狀態(tài)。很多設(shè)備都沒有定義該狀態(tài)。

D3hot：其含義視設(shè)備類別而定。通常會被定義為在不影響設(shè)備枚舉的情況下功耗盡可能低的狀態(tài)。

D3（D3cold）- Off：設(shè)備完全斷電。該設(shè)備所有上下文都會丟失。在軟件上無法被枚舉到。

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CPU 的電源狀態(tài)Cx（Processor Power State）：系統(tǒng)處于 G0/S0 狀態(tài)時，CPU 可在以下電源狀態(tài)之間切換：

C0：該狀態(tài)下 CPU 會正常執(zhí)行指令。

C1 - Halt：擁有最短喚醒延遲的狀態(tài)。該狀態(tài)下 CPU 不執(zhí)行指令。

C2 - Stop Clock：比 C1 功耗更低，但喚醒延遲更長。該狀態(tài)下 CPU 不執(zhí)行指令。

C3 - Sleep：比 C2 功耗更低，但喚醒延遲更長。該狀態(tài)下 CPU 不執(zhí)行指令。

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CPU 或設(shè)備的性能狀態(tài)Px（Device and Processor Performance State）：當(dāng) CPU 或設(shè)備處于活躍狀態(tài)時（C0/D0），可處于以下不同的性能狀態(tài)：

P0：性能最高，功耗最大。

P1 ~ Pn：隨著 n 增大，性能降低，功耗也降低。n 的大小視實(shí)際 CPU 和設(shè)備而定，最大不超過 255。

Hardware-reduced ACPI 的電源管理實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)級睡眠狀態(tài) Sx

傳統(tǒng) x86 ACPI 會借助硬件寄存器來實(shí)現(xiàn) Sx 狀態(tài)切換，而對于使用 hardware-reduced ACPI 的 ARM/RISC-V，通常也不與 x86 的 ACPI 方法兼容。但所幸，它們都定義有架構(gòu)內(nèi)通用的規(guī)范接口，并且也可使用 UEFI 的一些標(biāo)準(zhǔn)接口：

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UEFI runtime service（運(yùn)行時服務(wù)）ResetSystem()可供操作系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)重啟或關(guān)機(jī)的功能，從而實(shí)現(xiàn) G0/S0 與 G2/S5 狀態(tài)間的切換。通過 UEFI runtime service，與硬件平臺相關(guān)的寄存器操作被下放到 UEFI 或更底層的固件中，對操作系統(tǒng)不可見，操作系統(tǒng)只需調(diào)用 UEFI 的標(biāo)準(zhǔn)接口即可實(shí)現(xiàn)重啟和關(guān)機(jī)的功能。

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ARM 定義有SCMI（System Control and Management Interface）規(guī)范，可提供一套標(biāo)準(zhǔn)接口用于電源、性能以及系統(tǒng)管理[18]，從而實(shí)現(xiàn) Sx 狀態(tài)的切換。

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RISC-V 定義 SBI（Supervisor Binary Interface）規(guī)范[19]，通過以下這些標(biāo)準(zhǔn)接口可實(shí)現(xiàn) Sx 狀態(tài)的切換：

SBISRST（System Reset）Extension：可用于實(shí)現(xiàn)重啟/關(guān)機(jī)功能。

SBISUSP（System Suspend）Extension：可用于實(shí)現(xiàn)休眠功能。

設(shè)備電源狀態(tài) Dx

設(shè)備的 Dx 電源狀態(tài)不涉及 ACPI 硬件寄存器，ARM/RISC-V 也與 x86 相同，通過 ACPI 規(guī)范中定義的 ASL 對象（object）來實(shí)現(xiàn)，具體包含以下這些：

取自 ACPI specification v6.6[2]

取自 ACPI specification v6.6[2]

CPU 電源狀態(tài) Cx 與性能狀態(tài) Px

對于 CPU 的電源狀態(tài) Cx 與性能狀態(tài) Px，ACPI 規(guī)范中均提供了方法供實(shí)現(xiàn) hardware-reduced ACPI 的平臺使用：

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LPI（Low Power Idle）States機(jī)制：結(jié)合 FFH 規(guī)范，通過該指令集架構(gòu)平臺自身的方法實(shí)現(xiàn) CPU 的 Cx 狀態(tài)控制。

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CPPC（Collaborative Processor Performance Control）機(jī)制：結(jié)合 FFH 規(guī)范，通過協(xié)處理器對主處理器的 Px 狀態(tài)進(jìn)行控制。

LPI States 和 CPPC 兩套機(jī)制都要結(jié)合FFH（Functional Fixed Hardware）規(guī)范使用，F(xiàn)FH 規(guī)范讓 ACPI 規(guī)范可以對接到各指令集架構(gòu)平臺自身內(nèi)部的、架構(gòu)間各異的一些實(shí)現(xiàn)方法。x86/ARM/RISC-V 都分別定義有自己的 FFH 規(guī)范[20][21][22]。

例如 RISC-V，F(xiàn)FH 最終會對接到 SBI 擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)中：

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Cx 狀態(tài)的控制由 “ACPI LPI States 機(jī)制 + RISC-V FFH 規(guī)范 + RISC-V SBI HSM（Hart State Management）Extension” 實(shí)現(xiàn)。

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Px 狀態(tài)的控制由 “ACPI CPPC 機(jī)制 + RISC-V FFH 規(guī)范 + RISC-V SBI CPPC Extension” 實(shí)現(xiàn)。

RISC-V ACPI 的相關(guān)規(guī)范

借 ARM 的 “他山之石”，RISC-V 社區(qū)早早地認(rèn)識到了在個人電腦/服務(wù)器領(lǐng)域?qū)由鷳B(tài)標(biāo)準(zhǔn)的重要性，因此十分積極地制定了一些相關(guān)規(guī)范，其中涉及 ACPI 的有：

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RISC-V BRS（Boot and Runtime Services）Specification[23]：分別為通用系統(tǒng)和定制化系統(tǒng)提出了BRS-I（Interoperable）和BRS-B（Bespoke）兩套標(biāo)準(zhǔn)，定義了它們在設(shè)備發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)管理等方面的軟件要求（類似于 ARM 的 “SystemReady” 和 “SystemReady Devicetree”），其中也包括對 RISC-V ACPI 的一些新增定義與實(shí)現(xiàn)要求：

為 RISC-V 新增的 ACPI ID。取自 RISC-V BRS specification v0.91[23]

RISC-V 必須實(shí)現(xiàn)的 ACPI 表。取自 RISC-V BRS specification v0.91[23]

RISC-V 可按需實(shí)現(xiàn)的 ACPI 表。取自 RISC-V BRS specification v0.91[23]

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ACPI 規(guī)范中一些原有內(nèi)容也增加 RISC-V 的支持，例如新增了描述 RISC-V Hart 能力的RHCT（RISC-V Hart Capabilities Table），在MADT（Multiple APIC Description Table）中增加描述 RISC-V 中斷控制器 AIA 和 PLIC 的結(jié)構(gòu)，等等：

ACPI v6.6 的改動（截圖中并沒有囊括所有），其中包含很多 RISC-V 內(nèi)容。取自 ACPI specification v6.6[2]

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RIMT（RISC-V IO Mapping Table）Specification[24]：定義了描述 RISC-V IOMMU 信息的 ACPI 表的規(guī)范。

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RISC-V FFH（Functional Fixed Hardware）Specification[22]：定義了 RISC-V 的 ACPI FFH 規(guī)范，供 ACPI 的 LPI States 機(jī)制和 CPPC 機(jī)制使用，實(shí)現(xiàn)對 CPU Cx 狀態(tài)和 Px 狀態(tài)的控制。

進(jìn)迭時空芯片對 ACPI 的支持

目前進(jìn)迭時空已經(jīng)量產(chǎn)的 8 核 64 位 RISC-V AI CPU 芯片 K1，已經(jīng)基于開源的 Tianocore EDK II[6]，完成了對 UEFI 的適配，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來也會加入 ACPI 的支持，在終端領(lǐng)域適配更加通用、開放的生態(tài)。

另外進(jìn)迭時空正在研發(fā)中的服務(wù)器芯片平臺，基于自研的 X100 高性能處理器核，完整支持虛擬化、安全、RAS 等服務(wù)器特性，符合 RISC-V Server SoC Specification v1.0[25]規(guī)范的要求，目前也已經(jīng)完成了 UEFI + ACPI 的適配，可基于 ACPI 啟動 Linux 內(nèi)核：

進(jìn)迭時空服務(wù)器芯片平臺 Linux 內(nèi)核啟動日志

結(jié)語

RISC-V 因 “開放” 的優(yōu)勢而發(fā)展迅猛，但 “碎片化” 的烏云也一直籠罩在其上空。為此 RISC-V 社區(qū)制定了各種軟、硬件規(guī)范，也接受了源自于 x86 的 ACPI，讓碎片化問題逐步得以改善。相信在不遠(yuǎn)將來的某一天，RISC-V 也能像 x86 那樣，只需一個操作系統(tǒng)鏡像就可在不同的機(jī)器上運(yùn)行。