Energieverwaltung in Computern

Mit Computer sind hier im Wesentlichen PCs (Personal Computer), also Desktop-Computer, Notebooks und ähnliche, gemeint. Auf die Konzepte die in mobilen Kleingeräten wie Smartphones, Tablets und ähnliche wirksam sind, wird an dieser Stelle nicht eingegangen.

Advanced Configuration and Power Interface

Die Kontrolle über die Energieverwaltung liegt, anders als beim älteren APM-Standard, komplett beim Betriebssystem, das einen besseren Überblick über den momentanen Leistungsbedarf und die Sparmöglichkeiten in einem Rechner hat als das hardwareorientierte BIOS. Mit ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) ist das BIOS des Rechners nur noch für die Details der Kommunikation mit der Hardware verantwortlich, die Kontrolle liegt aber beim Betriebssystem. Gegenüber APM werden weitergehende Möglichkeiten zum Energiesparen angeboten.

Ruhezustände (Sleep-States)

Für den normalen Computer-Benutzer sind eigentlich nur die Ruhezustände (Sleep-States), die ein Computer annehmen kann von Interesse bzw. relevant. Andere Energiesparmodi des ACPI-Standards wie Prozessor- und Geräte-Zustände sind nicht vom normalen Benutzer beeinflussbar oder nur mit Expertenwissen.

S0
System voll funktionsfähig. Alle Systeme sofort einsatzbereit.
S1
einfachster Schlafmodus; wenige Funktionen sind abgeschaltet, die CPU ist angehalten
S2
erweiterter Schlafmodus; weitere Komponenten sind abgeschaltet (insbesondere der Cache der CPU)
S3
Standby-Modus (Suspend to RAM); die meiste Hardware der Hauptplatine ist abgeschaltet, der Betriebszustand auf einem flüchtigen Speicher gesichert
S4
Ruhezustand (Suspend to Disk); der Betriebszustand ist auf einem nicht-flüchtigen Speicher gesichert
S5
Soft-Off-Modus, System ist quasi ausgeschaltet, aber das Netzteil liefert Spannung und das System kann mit einem mechanischen Taster, der an der Hauptplatine angeschlossen ist, oder je nach Modell und BIOS-Einstellung auch über die Netzwerkschnittstelle (Wake On LAN) wieder aktiviert werden

Von diesen Ruhezuständen wiederum sind nur S3 (Suspend to Ram) und S4 (Suspend to Disk) von wirklicher Bedeutung. Zustand S0 ist eigentlich Normalbetrieb und kein Ruhezustand. S1 und S2 bringen weniger Energieersparnis als S3 und S4. Zustand S5 ist quasi ausgeschaltet, nur über das weiterhin eingeschaltete Netzteil fließt ein sehr kleiner Ruhestrom und an an die USB-Schnittstelle angeschlossene Geräte können weiter mit Strom versorgt werden. Tatsächlich „ganz“ aus ist der Computer erst, wenn auch das Netzteil abgeschaltet wird.

Suspend to Ram (S3) versus Suspend to Disk (S4)

Bei S4 ist der Stromverbrauch wie auch bei S5 null, alle Komponenten des Computers (bis auf einige USB-Schnittstellen, wie eben erläutert) sind von der Energieversorgung abgeschaltet. Im Gegensatz zu S5 wird bei S4 das Betriebssystem aber nicht normal runtergefahren. Der Betriebszustand wird hier vor dem Abschalten in einer Datei festgehalten und diese auf einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert. Beim erneuten Einschalten, dem sogenannten „Aufwachen“ muss das System dann auch nicht normal hochgefahren, sondern nur die eben erwähnte Datei laden. Die Ladedauer ist deutlich kürzer als die Dauer, die ein Normalstart benötigt. Noch schneller ist S3, weil hier wird der Betriebszustand im RAM festgehalten wird. Der Nachteil bei S3 ist aber, dass der RAM Speicher flüchtig ist. Er muss die weiterhin mit Energie versorgt werden. Ein Stromausfall kommt einem Systemabsturz gleich, weil der der Betriebszustand verloren geht.

Quellen und weiterführende Informationen
https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Configuration_and_Power_Interface
https://de.wikipedia.org/wiki/Bereitschaftsbetrieb
https://de.wikipedia.org/wiki/Ruhezustand