La interfaz avanzada de configuración y energía ( ACPI ) es un estándar abierto que los sistemas operativos pueden usar para descubrir y configurar componentes de hardware de la computadora , para realizar administración de energía (por ejemplo, poner en reposo componentes de hardware no utilizados), configuración automática (por ejemplo, Plug and Play e intercambio en caliente ) y monitoreo de estado. Fue lanzado por primera vez en diciembre de 1996. ACPI tiene como objetivo reemplazar la administración avanzada de energía (APM), la especificación de multiprocesador y la especificación de BIOS Plug and Play (PnP). [1] ACPI pone la administración de energía bajo el control del sistema operativo, a diferencia del sistema anterior centrado en BIOS que dependía del firmware específico de la plataforma para determinar las políticas de administración y configuración de energía. [2] La especificación es fundamental para el sistema de administración de energía y configuración dirigida por el sistema operativo ( OSPM ). ACPI define interfaces de abstracción de hardware entre el firmware del dispositivo (por ejemplo, BIOS , UEFI ), los componentes de hardware de la computadora y los sistemas operativos . [3] [4]
Internamente, ACPI anuncia los componentes disponibles y sus funciones al núcleo del sistema operativo mediante listas de instrucciones (" métodos ") proporcionadas a través del firmware del sistema ( UEFI o BIOS ), que el núcleo analiza. ACPI luego ejecuta las operaciones deseadas escritas en lenguaje de máquina ACPI (como la inicialización de componentes de hardware) utilizando una máquina virtual mínima incorporada .
Intel , Microsoft y Toshiba desarrollaron originalmente el estándar, mientras que HP , Huawei y Phoenix también participaron más tarde. En octubre de 2013, ACPI Special Interest Group (ACPI SIG), los desarrolladores originales del estándar ACPI, acordaron transferir todos los activos al Foro UEFI , en el que se llevará a cabo todo el desarrollo futuro. [5] La última versión [actualizar]del estándar 6.5 se lanzó en agosto de 2022. [6]
El ACPI a nivel de firmware tiene tres componentes principales: las tablas ACPI, el BIOS ACPI y los registros ACPI. El BIOS ACPI genera tablas ACPI y carga tablas ACPI en la memoria principal . Gran parte de la funcionalidad ACPI del firmware se proporciona en código de bytes del lenguaje de máquina ACPI (AML), un lenguaje de bajo nivel específico de dominio y Turing-completo , almacenado en las tablas ACPI. [7] Para utilizar las tablas ACPI, el sistema operativo debe tener un intérprete para el código de bytes AML. La Arquitectura de componentes ACPI (ACPICA) proporciona una implementación de intérprete AML de referencia. En el momento del desarrollo del BIOS, el código de bytes AML se compila a partir del código ASL (lenguaje fuente ACPI). [8] [9]
La arquitectura de componentes ACPI ( ACPICA ), escrita principalmente por ingenieros de Intel, proporciona una implementación de referencia independiente de la plataforma de código abierto del código ACPI relacionado con el sistema operativo. [10] El código ACPICA es utilizado por Linux, Haiku , ArcaOS [11] y FreeBSD [8] , que lo complementan con su código específico del sistema operativo.
La primera revisión de la especificación ACPI se publicó en diciembre de 1996 y admitía espacios de direcciones de 16, 24 y 32 bits . No fue hasta agosto de 2000 que ACPI recibió compatibilidad con direcciones de 64 bits, así como con estaciones de trabajo y servidores multiprocesadores con la revisión 2.0.
En 1999, el entonces CEO de Microsoft, Bill Gates, afirmó en un correo electrónico que Linux se beneficiaría de ACPI sin que ellos tuvieran que hacer ningún trabajo y sugirió que fuera exclusivo de Windows. [12] [13] [14]
En septiembre de 2004, se lanzó la revisión 3.0, que trajo a la especificación ACPI soporte para interfaces SATA , bus PCI Express , soporte multiprocesador para más de 256 procesadores, sensores de luz ambiental y dispositivos de presencia del usuario, además de extender el modelo térmico más allá del soporte anterior centrado en el procesador.
Lanzada en junio de 2009, la revisión 4.0 de la especificación ACPI agregó varias características nuevas al diseño; las más notables son la compatibilidad con USB 3.0 , la compatibilidad con inactividad del procesador lógico y la compatibilidad con x2APIC .
Inicialmente, ACPI era exclusivo de la arquitectura x86 ; la revisión 5.0 de la especificación ACPI se publicó en diciembre de 2011, [15] que agregó soporte para la arquitectura ARM . La revisión 5.1 se publicó en julio de 2014. [16]
La última revisión de la especificación es la 6.5, que se publicó en agosto de 2022. [6]
Windows 98 de Microsoft fue el primer sistema operativo en implementar ACPI, [17] [18] pero su implementación fue algo defectuosa o incompleta, [19] [20] aunque algunos de los problemas asociados con él fueron causados por el hardware ACPI de primera generación. [21] Otros sistemas operativos, incluidas versiones posteriores de Windows , macOS (solo macOS x86), eComStation , ArcaOS , [22] FreeBSD (desde FreeBSD 5.0 [23] ), NetBSD (desde NetBSD 1.6 [24] ), OpenBSD (desde OpenBSD 3.8 [25] ), HP-UX , OpenVMS , Linux , GNU/Hurd y versiones para PC de Solaris , tienen al menos algún soporte para ACPI. [26] Algunos sistemas operativos más nuevos, como Windows Vista , requieren que la computadora tenga un BIOS compatible con ACPI y, desde Windows 8 , se implementó el estado S0ix/Modern Standby . [27]
Los sistemas operativos Windows utilizan acpi.sys [28] para acceder a los eventos ACPI.
La serie 2.4 del núcleo Linux tenía un soporte mínimo para ACPI, con un mejor soporte implementado (y habilitado por defecto) a partir de la versión 2.6.0 del núcleo. [29] Las antiguas implementaciones de BIOS ACPI tienden a tener muchos errores y, en consecuencia, no son compatibles con los sistemas operativos posteriores. Por ejemplo, Windows 2000 , Windows XP y Windows Server 2003 solo usan ACPI si la fecha de BIOS es posterior al 1 de enero de 1999. [30] De manera similar, el núcleo Linux 2.6 puede no usar ACPI si la fecha de BIOS es anterior al 1 de enero de 2001. [29]
Los sistemas operativos basados en Linux pueden proporcionar manejo de eventos ACPI a través de acpid. [31]
Una vez que un sistema operativo compatible con OSPM activa ACPI, asume el control exclusivo de todos los aspectos de la administración de energía y la configuración de dispositivos. La implementación de OSPM debe exponer un entorno compatible con ACPI a los controladores de dispositivos, lo que expone ciertos estados del sistema, del dispositivo y del procesador.
La especificación ACPI define los siguientes cuatro estados globales "Gx" y seis estados de suspensión "Sx" para un sistema informático compatible con ACPI: [32] [33]
La especificación también define un estado Legacy : el estado de un sistema operativo que no es compatible con ACPI. En este estado, el hardware y la energía no se administran a través de ACPI, lo que efectivamente desactiva ACPI.
Los estados del dispositivo D0 – D3 dependen del dispositivo:
Los estados de energía de la CPU C0 – C3 se definen de la siguiente manera:
Mientras un dispositivo o procesador está en funcionamiento (D0 y C0, respectivamente), puede estar en uno de varios estados de rendimiento energético . Estos estados dependen de la implementación. P0 es siempre el estado de mayor rendimiento, y P1 a Pn son estados de menor rendimiento sucesivos. El número total de estados depende del dispositivo o procesador, pero no puede ser mayor que 16. [41]
Los estados P se conocen como SpeedStep en los procesadores Intel , como PowerNow! o Cool'n'Quiet en los procesadores AMD y como PowerSaver en los procesadores VIA .
Los sistemas compatibles con ACPI interactúan con el hardware a través de una "Interfaz de Hardware de Función Fija (FFH)" o un modelo de programación de hardware independiente de la plataforma que se basa en el Lenguaje de Máquina ACPI (AML) específico de la plataforma proporcionado por el fabricante del equipo original (OEM).
Las interfaces de hardware de función fija son características específicas de la plataforma, proporcionadas por los fabricantes de la plataforma con el fin de mejorar el rendimiento y la recuperación ante fallos. Las PC basadas en Intel estándar tienen una interfaz de función fija definida por Intel, [43] que proporciona un conjunto de funciones básicas que reducen la necesidad de un sistema compatible con ACPI de contar con pilas de controladores completas para proporcionar una funcionalidad básica durante el arranque o en caso de un fallo importante del sistema.
La interfaz de error de plataforma ACPI (APEI) es una especificación para informar errores de hardware, por ejemplo, chipset o RAM al sistema operativo.
ACPI define muchas tablas que proporcionan la interfaz entre un sistema operativo compatible con ACPI y el firmware del sistema ( BIOS o UEFI ). Esto incluye RSDP, RSDT, XSDT, FADT, FACS, DSDT, SSDT, MADT y MCFG, por ejemplo. [44] [45]
Las tablas permiten la descripción del hardware del sistema de una manera independiente de la plataforma y se presentan como estructuras de datos con formato fijo o en AML. La tabla AML principal es la DSDT (tabla de descripción de sistema diferenciada). La AML se puede descompilar con herramientas como iASL de Intel (código abierto, parte de ACPICA) para fines como aplicar parches a las tablas para ampliar la compatibilidad con sistemas operativos. [46] [47]
El puntero de descripción del sistema raíz (RSDP) se ubica de manera dependiente de la plataforma y describe el resto de las tablas.
Microsoft utiliza una tabla ACPI personalizada denominada Windows Platform Binary Table (WPBT) para permitir a los proveedores agregar software al sistema operativo Windows automáticamente. Algunos proveedores, como Lenovo , han sido descubiertos utilizando esta función para instalar software dañino como Superfish . [48] Samsung envió PC con Windows Update deshabilitado. [48] Las versiones de Windows anteriores a Windows 7 no admiten esta función, pero se pueden utilizar técnicas alternativas. Este comportamiento se ha comparado con los rootkits . [49] [50]
El fundador de Ubuntu, Mark Shuttleworth , afirma que la ACPI es un riesgo para la seguridad. [51] Afirma que "abogar por la ACPI en su dispositivo de próxima generación es como abogar por la instalación de un caballo de Troya de proporciones monumentales en su sala de estar y en su centro de datos" y que "el firmware de su dispositivo es el mejor amigo de la NSA ". Continúa diciendo: "Su mayor error es asumir que la NSA es la única institución que abusa de esta posición de confianza; de hecho, es razonable asumir que todo el firmware es un pozo negro de inseguridad, cortesía de la incompetencia del más alto grado de los fabricantes y la competencia del más alto grado de una amplia gama de tales agencias". Sugiere un firmware declarativo de código abierto ( ACPI o no ACPI) como solución. [52]
La decisión de diseño en general no estuvo exenta de críticas. En noviembre de 2003, Linus Torvalds —autor del núcleo Linux— describió a ACPI como "un completo desastre de diseño en todos los sentidos". [52] [53]