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操作系统对电源管理相关的说明

为了简化讨论和避免远古时期遗留的刻板印象,Windows笔记本这边我准备只讨论搭载UEFI和Windows 10的系统。

ACPI电源状态

采用x86(Intel)处理器的MacBook和采用x86处理器的Windows PC都属于x86兼容机,实现睡眠的方式是类似的,也就是那几个ACPI电源状态^[1]^ :

  • S0:电脑正常运行的状态。
  • S0ix:也叫S0 低电量待机,有时简称为S0。微软叫做“现代待机”。这个状态下处理器处于低功耗运行,且可以保持网络连接^[2]^ 。
  • S1:处理器通电但是停止工作,所有处理器的内容保持。内存保持通电。
  • S2:处理器
  • 停止工作,内容丢失。内存保持通电。
  • S3:处理器关闭,内容丢失,其它部分系统组件可能关闭。内存保持通电。
  • S4:也叫休眠。内存数据被保存到持久性存储器,系统关闭。
  • S5:关机。

以上电源状态耗电量递减。S4和S5一样,因为关机了所以理论上不耗电。S1、S2不常用,S3非常省电,S0ix比较耗电。通常来讲,最适合一台采用x86处理器的“笔记本电脑”的待机状态是S3。

既然硬件是类似的,那主要的区别就是软件实现方面了。

Mac (Intel)

MacBook
和macOS的实现简单直接,盒盖待机后会进入S3睡眠状态,如果开启了“电能小憩”功能,可能会进入S0/S0ix状态,不过具体的文档没有查到。
Mac还会在低电量状态下将内存内容存储到硬盘来确保断电后不会丢数据。在待机时长达到一定时间之后,Mac会进入S4状态,不再耗电(有些人说Mac待
机几周甚至一个月都可以,废话电脑都关掉了)。

Windows PC


Windows上,事情变得比较复杂。微软最近几年比较迷惑的操作就是强推S0ix待机模式,目的大概是想把电脑变成类似手机和平板的东西,能够实时收到
消息推送(这一看就知道是微软在Windows
8时代提出的错误理念,事实上现在大多数人都有手机,实时收到新消息推送的功能完全被手机替代了)。S0ix状态的好处除了能在待机状态下更新数据外,主
要就是可以快速唤醒,因为处理器其实并没有被关闭,可以快速恢复工作状态。顺便提一句,M1发布会上那个看起来很惊艳的开盖秒亮屏在Windows这边不
稀奇,有关M1的之后会再讨论。那么为什么要说微软“强推”呢,因为在Windows上,只要系统发现这台电脑支持S0ix,就会禁用S3。


人认为强推S0ix是微软的一大错误决定,x86处理器即使在低功耗模式下,耗电也不容忽视,所以S0ix待机模式下可观察到的掉电是会存在的。然而更大
的问题是唤醒,S0ix状态下,系统不仅会被用户输入唤醒,还可能会被定时器甚至网络包唤醒。其次很多东西也可能阻止系统进入低功耗模式。如果上面的东西
出现了一些问题,一个可能的结果就是电脑一直没有进入睡眠状态。当然,这样的异常在新的硬件和Windows版本中会越来越少的出现。

而反观S3,CPU这个耗电大户完全停止工作,基本上不会有耗电问题。内存数据保留让电脑能够相对S4较快的唤醒,是一个很理想的睡眠模式。好在新版Windows可以用下面的命令强行开启S3:

reg add HKLM\System\CurrentControlSet\Control\Power /v PlatformAoAcOverride /t REG_DWORD /d 0

Windows也是支持睡眠一段时间后自动进入休眠的,部分笔记本可能默认进行了配置,没有默认配置的可以进高级电源设置进行更改。

总结


果都采用S3,Windows和Mac在待机掉电方面不会有什么区别,我的Yoga
14s原生不支持S0ix,盒盖进入S3后可以保证3小时一格电都不掉(至于为什么是3小时,我设置了3小时后自动休眠,之后再怎么放都不掉电),即使是
不开自动睡眠,放一晚上掉电也在我的感知之外。

遇到待机异常耗电的,建议检查驱动是不是Windows 10自动安装的。以及背包里有没有忘记关机的无线鼠标等蓝牙设备,都会导致系统被唤醒。

Apple Silicon


用Apple
Silicon的Mac电脑只支持类似S0的待机状态(具体是怎么样的,没有人知道),得益于M1的低功耗,待机耗电不会很严重,但确实会有能被人感知到
的掉电量,待机一晚上平均会掉3%-5%的电。如果软件出现异常就会更高,我没遇到过但是网上有很多相关的反馈。如果有人认为M1待机很省电,那建议看看
苹果是怎么说的:在Intel Mac的技术规格中,苹果在“电池和电源”部分提到了

最长可达 30 天的待机时间

M1笔记本的技术规格中,苹果去掉了这样的条目。


标题:操作系统对电源管理相关的说明
作者:llilei
地址:http://solo.llilei.work/articles/2022/02/18/1645190678154.html