Systemleistungszustände

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Für den Benutzer scheint ein Computersystem entweder ein- oder ausgeschaltet zu sein. Es gibt keine anderen erkennbaren Zustände. Das System unterstützt jedoch mehrere Energiezustände, die den Leistungszuständen entsprechen, die in der ACPI-Spezifikation (Advanced Configuration and Power Interface) definiert sind. Es gibt auch Variationen dieser Zustände, z. B. Hybridmodus und schnelles Starten. In diesem Artikel werden diese Zustände vorgestellt und ihre Beziehung zueinander beschrieben.

Hinweis

Systemintegratoren und Entwickler, die Treiber oder Anwendungen mit einem Systemdienst erstellen, sollten sich besonders mit Problemen mit der Treiberqualität, z. B. Speicherverlusten, befassen. Obwohl die Treiberqualität immer wichtig war, kann die Betriebszeit zwischen Kernelneustarts erheblich länger sein als bei früheren Versionen des Betriebssystems, da der Kernel, die Treiber und die Dienste bei benutzerinitiierten Ruhezeiten und Herunterfahren beibehalten und wiederhergestellt werden, nicht erneut gestartet werden.

In der folgenden Tabelle sind die ACPI-Leistungszustände vom höchsten bis zum niedrigsten Stromverbrauch aufgeführt.

Betriebszustand ACPI-Status BESCHREIBUNG
In Bearbeitung S0 Das System ist voll nutzbar. Hardwarekomponenten, die nicht verwendet werden, können Strom sparen, indem sie in einen niedrigeren Leistungszustand wechseln.
Standbymodus (Modern Standby) S0 Im Leerlauf mit geringer Leistung Einige SoC-Systeme unterstützen einen Leerlaufzustand mit geringer Leistung, der als modern Standby bezeichnet wird. In diesem Zustand kann das System als Reaktion auf Hardware- und Netzwerkereignisse sehr schnell von einem Zustand mit geringer Leistung in den Zustand mit hoher Leistung wechseln. Systeme, die modern Standby unterstützen, verwenden S1-S3 nicht.
Standby S1
S2
S3		 Das System scheint deaktiviert zu sein. Der Stromverbrauch in den Zuständen S1-S3 ist kleiner als S0 und mehr als S4. S3 verbraucht weniger Strom als S2 und S2 weniger Strom als S1. Systeme unterstützen in der Regel einen dieser drei Zustände, nicht alle drei.

In den Zuständen S1-S3 wird der flüchtige Arbeitsspeicher aktualisiert, um den Systemzustand beizubehalten. Einige Komponenten bleiben mit Strom versorgt, sodass der Computer von der Eingabe über die Tastatur, das LAN oder ein USB-Gerät reaktivieren kann.

Hybridmodus, der auf Desktops verwendet wird, ist der Ort, an dem ein System eine Ruhezustandsdatei mit S1-S3 verwendet. Die Ruhezustandsdatei speichert den Systemzustand, falls das System während des Ruhezustands stromlos ist.

Hinweis: SoC-Systeme, die modern Standby unterstützen, verwenden S1-S3 nicht.
Ruhezustand S4 Das System scheint deaktiviert zu sein. Der Stromverbrauch wird auf die niedrigste Ebene reduziert. Das System speichert den Inhalt des flüchtigen Arbeitsspeichers in einer Ruhezustandsdatei, um den Systemzustand beizubehalten. Einige Komponenten bleiben mit Strom versorgt, sodass der Computer von der Eingabe über die Tastatur, das LAN oder ein USB-Gerät reaktivieren kann. Der Arbeitskontext kann wiederhergestellt werden, wenn er auf nicht flüchtigen Medien gespeichert wird.

Beim Schnellstart wird der Benutzer abgemeldet, bevor die Ruhezustandsdatei erstellt wird. Dies ermöglicht eine kleinere Ruhezustandsdatei, die für Systeme mit weniger Speicherfunktionen besser geeignet ist.
Soft off S5 Das System scheint deaktiviert zu sein. Dieser Zustand besteht aus einem vollständigen Herunterfahren und Startzyklus.
Mechanisch aus G3 Das System ist komplett ausgeschaltet und verbraucht keinen Strom. Das System kehrt erst nach einem vollständigen Neustart in den Arbeitszustand zurück.

Die SYSTEM_POWER_STATE-Enumeration definiert die Werte, die zum Angeben der Systemleistungszustände verwendet werden.

Arbeitszustand: S0

Während des Arbeitszustands ist das System wach und wird ausgeführt. Einfach ausgedrückt ist das Gerät EIN. Unabhängig davon, ob der Bildschirm ein- oder ausgeschaltet ist, befindet sich das Gerät in einem vollständigen Ausführungszustand. Um Energie zu sparen, insbesondere bei batteriebetriebenen Geräten, wird empfohlen, Hardwarekomponenten herunterzuschalten, wenn sie nicht verwendet werden.

Wichtig

Schalten Sie Hardwarekomponenten unabhängig vom Zustand aus, wenn sie nicht verwendet werden. Der niedrige Energieverbrauch ist ein wichtiger Aspekt für mobile Geräteverbraucher.

Ruhezustand: Modern Standby

Im S0-Leerlaufmodus des Arbeitszustands , auch als Modern Standby bezeichnet, wird das System teilweise ausgeführt. Während des modernen Standbymodus kann das System immer auf dem neuesten Stand bleiben, wenn ein geeignetes Netzwerk verfügbar ist, und auch dann aktiviert werden, wenn Echtzeitaktionen erforderlich sind, z. B. Betriebssystemwartung. Modern Standby aktiviert deutlich schneller als S1-S3. Weitere Informationen finden Sie unter Modern Standby.

Hinweis

Modern Standby ist nur auf einigen SoC-Systemen verfügbar. Wenn es unterstützt wird, unterstützt das System S1-S3 nicht.

Achtung

Aktivieren Sie S3 Wake-on-LAN (WoL) nicht auf Modern Standaby-fähigen Systemen. Das Aufwecken eines Computers mit einem Magischen Paket wird von Modern Standby nativ unterstützt. Das Aktivieren von Legacy-S3-WoL ist nicht erforderlich und kann DHCP- und/oder DNS-Paketstürme in Ihrem Netzwerk verursachen.

Ruhezustand: S1-S3

Das System wechselt basierend auf einer Reihe von Kriterien in den Ruhezustand, einschließlich benutzer- oder anwendungsbezogener Aktivitäten und Einstellungen, die der Benutzer auf der Seite Energiesparmodus & der Einstellungs-App festlegt. Standardmäßig verwendet das System den energiesparendsten Zustand, der von allen aktivierten Aktivierungsgeräten unterstützt wird. Weitere Informationen dazu, wie das System bestimmt, wann in den Ruhezustand einsteigen soll, finden Sie unter Systemmoduskriterien.

Bevor das System in den Ruhezustand wechselt, bestimmt es den entsprechenden Ruhezustand, benachrichtigt Anwendungen und Treiber über den ausstehenden Übergang und wechselt das System dann in den Ruhezustand. Bei einem kritischen Übergang, z. B. wenn der kritische Batterieschwellenwert erreicht wird, benachrichtigt das System Anwendungen und Treiber nicht. Anwendungen müssen darauf vorbereitet sein und die entsprechenden Maßnahmen ergreifen, wenn das System in den Arbeitszustand zurückkehrt.

In S1-S3-Zuständen wird der flüchtige Arbeitsspeicher aktualisiert, um den Systemzustand beizubehalten. Einige Komponenten bleiben mit Strom versorgt, sodass der Computer von der Eingabe über die Tastatur, das LAN oder ein USB-Gerät reaktivieren kann.

Das System wird auch als Reaktion auf Benutzeraktivitäten oder ein von einer Anwendung definiertes Aktivierungsereignis aus dem Ruhezustand aktiviert. Weitere Informationen finden Sie unter Systemaktivierungsereignisse. Wie lange das System zum Aufwachen benötigt, hängt vom Ruhezustand ab, aus dem es aufwacht. Das System benötigt mehr Zeit, um aus einem Zustand mit geringerer Leistung (S3) als aus einem Zustand mit höherer Leistung (S1) zu reaktivieren, da die Hardware möglicherweise zusätzliche Arbeit zu leisten hat. Beispiel: Stabilisieren des Netzteils oder erneute Initialisierung des Prozessors.

Achtung

Beim Aufrufen von SetThreadExecutionState sollte der Wert nur verwendet werden, wenn dies ES_AWAYMODE_REQUIRED unbedingt von Medienanwendungen erforderlich ist, die das System zum Ausführen von Hintergrundaufgaben benötigen, z. B. das Aufzeichnen von Fernsehinhalten oder das Streamen von Medien auf andere Geräte, während das System im Ruhezustand zu sein scheint. Anwendungen, die keine kritische Hintergrundverarbeitung erfordern oder auf tragbaren Computern ausgeführt werden, sollten den Auswärtsmodus nicht aktivieren, da dadurch verhindert wird, dass das System stromsparend ist, indem sie in den energiesparenden Modus wechseln.

Hybridmodus: S1-S3 + Ruhezustandsdatei

Hybridmodus ist ein besonderer Zustand, der eine Kombination aus Ruhezustand und Ruhezustand darstellt. Dies ist der Fall, wenn ein System eine Ruhezustandsdatei mit S1-S3 verwendet. Hybridmodus ist nur auf einigen Systemen verfügbar. Wenn dies aktiviert ist, schreibt das System eine Ruhezustandsdatei, wechselt jedoch in einen Energiesparmodus mit höherer Leistung. Wenn die Stromversorgung während des Ruhezustands des Systems verloren geht, wird das System aus dem Ruhezustand aktiviert. Dies dauert länger, stellt jedoch den Systemzustand des Benutzers wieder her.

Ruhezustand: S4

Windows verwendet den Ruhezustand, um eine schnelle Startumgebung zu ermöglichen. Wenn verfügbar, wird es auch auf mobilen Geräten verwendet, um die nutzbare Akkulaufzeit eines Systems zu verlängern, indem ein Mechanismus zum Speichern des gesamten Zustands des Benutzers vor dem Herunterfahren des Systems bereitgestellt wird. Bei einem Ruhezustandsübergang werden alle Inhalte des Arbeitsspeichers in eine Datei auf dem primären Systemlaufwerk, der Ruhezustandsdatei, geschrieben. Dadurch wird der Zustand des Betriebssystems, der Anwendungen und der Geräte beibehalten. Wenn der kombinierte Speicherbedarf den gesamten physischen Arbeitsspeicher beansprucht, muss die Ruhezustandsdatei groß genug sein, um sicherzustellen, dass Speicherplatz vorhanden ist, um alle Inhalte des physischen Speichers zu speichern. Da Daten in einen nicht flüchtigen Speicher geschrieben werden, muss DRAM keine Selbstaktualisierung aufrechterhalten und kann ausgeschaltet werden, was bedeutet, dass der Stromverbrauch des Ruhezustands sehr niedrig ist, fast genauso wie die Abschaltung.

Während des vollständigen Herunterfahrens und Startens (S5) wird die gesamte Benutzersitzung abgerissen und beim nächsten Start neu gestartet. Im Gegensatz dazu wird während eines Ruhezustands (S4) die Benutzersitzung geschlossen und der Benutzerzustand gespeichert.

Schneller Start: Reduzierte Ruhezustandsdatei

Der schnelle Start ist ein Typ des Herunterfahrens, bei dem eine Ruhezustandsdatei verwendet wird, um den nachfolgenden Start zu beschleunigen. Während dieser Art des Herunterfahrens wird der Benutzer abgemeldet, bevor die Ruhezustandsdatei erstellt wird. Der schnelle Start ermöglicht eine kleinere Ruhezustandsdatei, die für Systeme mit weniger Speicherfunktionen besser geeignet ist. Weitere Informationen finden Sie unter Ruhezustandsdateitypen.

Beim schnellen Starten erscheint dem Benutzer das System so, als ob ein vollständiges Herunterfahren (S5) stattgefunden hätte, obwohl das System tatsächlich S4 durchlaufen hat. Dazu gehört, wie das System auf Geräteweckalarme reagiert.

Der schnelle Start meldet Benutzersitzungen ab, aber der Inhalt des Kernels (Sitzung 0) wird auf die Festplatte geschrieben. Dies ermöglicht einen schnelleren Start.

Um ein schnelles Herunterfahren programmgesteuert zu initiieren, rufen Sie die InitiateShutdown-Funktion mit dem SHUTDOWN_HYBRID Flag oder die ExitWindowsEx-Funktion mit dem EWX_HYBRID_SHUTDOWN Flag auf.

Hinweis

Unter Windows ist der schnelle Start der Standardübergang, wenn ein Herunterfahren des Systems angefordert wird. Ein vollständiges Herunterfahren (S5) tritt auf, wenn ein Systemneustart angefordert wird oder wenn eine Anwendung eine Herunterfahr-API aufruft.

Eintritt in den Ruhezustand

Wenn eine Ruhezustandsanforderung gestellt wird, werden die folgenden Schritte ausgeführt, wenn das System in den Ruhezustand wechselt:

  1. Apps und Dienste werden benachrichtigt
  2. Treiber werden benachrichtigt
  3. Der Benutzer- und Systemstatus wird in einem komprimierten Format auf dem Datenträger gespeichert.
  4. Firmware wird benachrichtigt

Hinweis

Alle Kerne im System werden verwendet, um die Daten im Arbeitsspeicher zu komprimieren und auf den Datenträger zu schreiben.

Um einen Übergang in den Ruhezustand programmgesteuert zu initiieren, rufen Sie die SetSuspendState-Funktion auf.

Fortsetzen aus dem Ruhezustand

Wenn ein System aus dem Ruhezustand fortgesetzt wird.

Wenn ein System eingeschaltet ist, werden die folgenden Schritte ausgeführt, wenn das System aus dem Ruhezustand fortgesetzt wird:

  1. System POST
  2. Der Systemspeicher wird dekomprimiert und aus der Ruhezustandsdatei wiederhergestellt.
  3. Geräteinitialisierung
  4. Treiber werden in dem Zustand wiederhergestellt, in dem sie sich vor dem Ruhezustand befanden
  5. Dienste werden in dem Zustand wiederhergestellt, in dem sie sich vor dem Ruhezustand befanden.
  6. System wird für die Anmeldung verfügbar

Ein Fortsetzen aus dem Ruhezustand beginnt mit einem System-POST, der einem Herunterfahren von S5 ähnelt. Der Start-Manager des Betriebssystems ermittelt, dass ein Fortsetzen aus dem Ruhezustand erforderlich ist, indem er eine gültige Ruhezustandsdatei erkennt. Anschließend wird das System aufgefordert, den Inhalt des Arbeitsspeichers und aller Architekturregister wiederherzustellen. Im Falle eines Fortsetzens aus dem Ruhezustand wird der Inhalt des Systemspeichers vom Datenträger zurückgelesen, dekomprimiert und wiederhergestellt, wodurch das System in den exakten Zustand versetzt wird, in dem es sich im Ruhezustand befand. Nachdem der Arbeitsspeicher wiederhergestellt wurde, werden die Geräte erneut gestartet, und der Computer kehrt in einen ausgeführten Zustand zurück, der für die Anmeldung bereit ist.

Hinweis

Während einer Fortsetzung aus dem Ruhezustand werden Treiber und Dienste benachrichtigt, aber nicht neu gestartet. Sie werden nur in dem Zustand wiederhergestellt, in dem sie sich vor dem Ruhezustand befanden.

Ruhezustandsdateitypen

Ruhezustandsdateien werden für hybriden Standbymodus, schnellen Start und Standard-Ruhezustand verwendet. Es gibt zwei Typen, die nach Größe unterschieden werden, eine vollständige und eine reduzierte Größe Ruhezustandsdatei. Nur beim schnellen Start kann eine Datei mit eingeschränktem Ruhezustand verwendet werden.

Ruhezustandsdateityp Standardgröße Unterstützt...
Vollständig 40 % des physischen Arbeitsspeichers Ruhezustand, Hybridmodus, schneller Start
Reduziert 20 % des physischen Arbeitsspeichers Schneller Start

Führen Sie das Hilfsprogrammpowercfg.exe aus, um den Typ der verwendeten Ruhezustandsdatei zu überprüfen oder zu ändern. Die folgenden Beispiele veranschaulichen dies. Wenn Sie hierzu weitere Informationen benötigen, führen Sie powercfg /? hibernate aus.

Beispiel BESCHREIBUNG
powercfg /a Überprüfen Sie den Ruhezustandsdateityp. Wenn eine vollständige Ruhezustandsdatei verwendet wird, geben die Ergebnisse an, dass der Ruhezustand eine verfügbare Option ist. Wenn eine Datei mit eingeschränktem Ruhezustand verwendet wird, wird der Ruhezustand nicht unterstützt. Wenn das System über keine Ruhezustandsdatei verfügt, wird als Ergebnis der Ruhezustand nicht aktiviert.
powercfg /h /type full Ändern Sie den Ruhezustandsdateityp in full. Dies wird für Systeme mit weniger als 32 GB Speicher nicht empfohlen.
powercfg /h /type reduced Ändern Sie den Ruhezustandsdateityp in "reduziert". Wenn der Befehl "der Parameter ist falsch" zurückgibt, sehen Sie sich das folgende Beispiel an.
powercfg /h /size 0
powercfg /h /type reduced		 Versuchen Sie erneut, den Dateityp "Ruhezustand" in "reduziert" zu ändern. Wenn die Ruhezustandsdatei auf eine benutzerdefinierte Größe größer als 40 % festgelegt ist, müssen Sie zuerst die Größe der Datei auf 0 (null) festlegen. Wiederholen Sie dann die reduzierte Konfiguration.

Weicher Aus-Zustand: S5

Der Soft off-Zustand ist, wenn das System vollständig ohne Ruhezustandsdatei heruntergefahren wird. Soft Off wird auch als vollständiges Herunterfahren bezeichnet. Während des vollständigen Herunterfahrens und Startens wird die gesamte Benutzersitzung abgerissen und beim nächsten Start neu gestartet. Folglich dauert ein Start/Start aus diesem Zustand deutlich länger als S1-S4. Ein vollständiges Herunterfahren (S5) tritt auf, wenn ein Systemneustart angefordert wird oder wenn eine Anwendung eine Herunterfahr-API aufruft.

Mechanischer Aus-Zustand: G3

In diesem Zustand ist das System vollständig ausgeschaltet und verbraucht keinen Strom. Das System kehrt erst nach einem vollständigen Neustart in den Betriebszustand zurück.

Wake-on-LAN-Verhalten

Das Wake-on-LAN-Feature (WOL) reaktiviert den Computer aus einem Energiesparzustand, wenn ein Netzwerkadapter ein WOL-Ereignis (in der Regel ein speziell erstelltes Ethernet-Paket) erkennt.

WOL wird vom S3-Ruhezustand oder S4-Ruhezustand unterstützt. Es wird nicht unterstützt, wenn der Schnellstart oder der Zustand "S5 soft off" heruntergefahren wird. NiCs sind in diesen Zuständen nicht für das Wake-System gewappnet, da Benutzer nicht erwarten, dass ihre Systeme von selbst aufwachen.

Hinweis

WOL wird vom S5 Soft Off-Zustand nicht offiziell unterstützt. Das BIOS auf einigen Systemen unterstützt jedoch möglicherweise die Armierung von NICs für die Aktivierung, auch wenn Windows nicht an dem Prozess beteiligt ist.

Siehe auch

Informationen zur Energieverwaltung