桌面电脑操作系统开发笔记（5）——ACPI

桌面电脑操作系统开发笔记（5）——ACPI

ACPI，英文全称为advanced configuration and power interface，即高级配置与电源接口，主要用来替代过时的将电源管理全部交给BIOS的APM（advanced power management），让系统软件可以直接管理系统和设备的电源，管理如睡眠和唤醒这样的事件。它还可以提供系统硬件的信息。有关ACPI的资料，可参考维基百科和ACPI的官方网站：

http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Configuration_and_Power_Interface

http://www.acpi.info/

ACPI规范目前已经到版本5，可从http://www.acpi.info/spec50.htm免费下载。

系统软件要使用ACPI，需要先找到BIOS固件（firmware）提供的ACPI根系统描述指针（root system description pointer，RSDP）。根据ACPI规范，在使用传统BIOS的系统上，系统可以以16字节边界遍历拓展BIOS数据区（EBDA，通常位于0x9FC00~0x9FFFF）或者BIOS的ROM（0xF0000~0xFFFFF），若发现起始有8字节的签名“RSD PTR ”，则可认为是ACPI RSDP。RSDP含有指向根系统描述表（RSDT）的32位指针和指向拓展根系统描述表（XSDT）的64位指针。下表给出了RSDP的结构。

域	字节长度	起始字节偏移	描述
签名	8	0	“RSD PTR ”（这个签名必须包含末尾的空格。）
校验和	1	8	这是ACPI 1.0规范定义的校验和，只包括本表的前20字节（0-19），包括本校验和域，这20字节加起来必须为0。
OEMID	6	9	OEM提供的用来是识别OEM的字符串。
版本	1	15	本结构的版本。大版本号向后兼容小版本号。ACPI 1.0版的这个域的值为0。当前版本的这个域的值为2。
RSDT 地址	4	16	RSDT的32位物理地址。
长度	4	20	整个表的长度（字节数），包括从偏移量0开始的表头。这个域用来记录整个表的大小。
XSDT 地址	8	24	XSDT的64位物理地址。
拓展 校验和	1	32	这是整个表的校验和，包括两个校验和域。
保留	3	33	保留。

注：标红的是ACPI 1.0规范中没有的。

RSDT和XSDT中有指向固定ACPI描述表（FADT）、多APIC描述表（MADT）等其他ACPI系统描述表的指针。RSDT中的指针是32位的，而XSDT中的指针是64位的。为了适应64位系统的普及，ACPI规范中指出，如果存在XSDT，应该使用XSDT而不采用RSDT。RSDT和XSDT的结构如下：

域	字节长度	起始字节偏移	描述
头
签名	4	0	“RSDT”/“XSDT”
长度	4	4	整个RSDT的长度（字节数）。这个长度指示了表的后面表项的数目（n）。
版本	1	8	1
校验和	1	9	整个表加起来必须为0。
OEMID	6	10	OEM ID
OEM表ID	8	16	表ID是生产商的模型ID。这个域必须跟FADT中的OEM表ID匹配。
OEM版本	4	24	OEM提供的RSDT/XSDT表的版本
创建者ID	4	28	创建这个表的工具的供应商ID。对于包含定义块的表，这是ASL编译器的ID。
创建者版本	4	32	创建这个表的工具的版本。对于包含定义块的表，这是ASL编译器的版本。
项	4*n（RSDT）/ 8*n（XSDT）	36	指向其他描述表表头的32位（RSDT）/64位（XSDT）物理地址的数组。OSPM假定至少描述表表头是可寻址的，并且可根据其长度域进一步访问表中信息。

FADT中有指示世纪域位置、指示8042键盘控制器是否存在、指示VGA硬件是否存在、指示CMOS RTC是否存在等的信息。

MADT中有逻辑处理器及其本地APIC（LAPIC）、IO APIC等的多处理器或多核操作系统需要的信息。关于这些数据结构的具体内容，请见ACPI规范。

ACPI CA致力于给操作系统开发者提供ACPI的开源的软件实现，其官方网站为：https://acpica.org/

其源代码可在github中找到：https://github.com/acpica/acpica