2021年11月19日 10:50
【科學快訊】
前兩天小編在刷pyq的時候，看到了一朋友發的一張與客服的對話截圖：
真是Amazing！雖然先前小編就有聽說重啟和關機後再開機不一樣，但當電腦跳出「需要重啟」的彈窗時，我依舊會選擇「稍後重啟」，然後在使用完電腦後關機，下次使用時開機，當作重啟……
小編當時還天真地以為，這樣既沒有打斷正在進行的工作，還完成了重啟，可謂是做到了效率的最大化……
今天親眼見證了兩種方式所帶來的不同結果，小編決心好好探索一下：
「重啟」和「關機後再開機」到底有哪些不同？
01
定性來看
從最表層看，當我們點擊「重啟」後，計算機會自動進行注銷用戶、關閉系統、重新打開並裝載系統等操作，主機似乎停了一下，但並沒有完全關閉；
而選擇關機再開機，不僅中途主機會完全關閉，我們還要手動按一下主機上的電源鍵才能再次將系統開啟。
所以從操作手段上，關機再開機相比重啟要多按一次按鈕；從主機經曆的過程上看，關機再開機相比重啟經曆得更多。Emmm，似乎說了一段廢話……
不過通過主機呈現出的不同狀態，我們應該能感覺到兩者肯定是有不同的。
在主機沒有完全關閉的背後，究竟還藏著什麼不為人知的秘密？
02
定量來看
想要深挖計算機重啟背後的秘密，就要知道計算機在重啟過程中都發生了什麼。
首先我們來看看，操作系統是通過什麼來區分重啟和關機再開機的，這裏就要引入一個概念——高級配置電源管理接口（Advanced Configuration and Power Interface），簡稱ACPI。
ACPI是1997年由多家公司共同提出、制定的操作系統電源管理、硬件配置接口，是一種開放標准。
ACPI整體框架圖
相信大家看到上圖的感覺一定是非常頭大，因為小編自己也一樣（狗頭）
不過我們今天不是去深挖ACPI的，而是看ACPI是如何決定計算機的重啟的。
ACPI規範定義了一台兼容ACPI的計算機系統可以有以下七個狀態（所謂的全局狀態）：
G0（S0）：正常工作狀態。計算機的正常工作狀態-操作系統和應用程序都在運行。
G1：睡眠。這個狀態還可以再細分為以下幾種：
（1）S0ix：Modern Standby。在這種睡眠狀態下，計算機還能聯網，音樂還可以播放，其餘大部分應用處於暫停的狀態，輕按任意鍵即可登錄賬戶並進入工作狀態。
（2）S1：比較耗電的睡眠模式。CPU的所有寄存器被刷新，並且停止執行指令，但CPU和內存的電源會被維持。
（3）S2：一種比S1更深的睡眠狀態，會停止CPU的電源供應，這種模式通常不被采用。
（4）S3：稱為Suspend to RAM，簡稱STR。這個模式就是我們計算機上常見的「睡眠」
（5）S4：稱為Suspend to Disk，也是我們常說的「休眠」，其和S3的差別在於，S4消耗的時間更長，而且如果此時系統斷電，S3狀態下沒有保存的數據會丟失，而S4狀態下不會影響。
G2（S5）：稱為Soft Off。此狀態和下面所所述的G3（S6）類似，不過在這個狀態下，系統仍可以被部分設備（如鍵盤等）喚醒。
G3（S6）：稱為Mechanical Off。此狀態下所有部件斷電，需要再次按下電源鍵才能喚醒。
雖然看起來我們一直沒有提到重啟，但從ACPI規範下計算機的幾種狀態，我們卻可以看出其不同的運行模式和喚醒模式，這和我們馬上要講到的重啟都是有關聯的。
其實你可能想不到，重啟也分很多個種類，而我們平時最常接觸到的重啟，叫hard reset，其通過信號通知所有芯片、外圍網卡等等一起進行reset操作，使系統大多數寄存器重置到缺省值（默認值），而後CPU從reset vector 開始執行程序。
在這個過程中系統不會完全斷電，不會進入G3（S6）的狀態，CPU在其它組件的協助下執行reset的相關程序。
而關機再開機的過程中，系統會完全切斷電源，即進入G3（S6）的狀態，讓所有寄存器均恢複到初始狀態，整個過程需要執行的程序會更多，速度上也會更慢一些。
03
重啟和關機再開機該怎麼選擇？
我們選擇重啟計算機，可能是計算機進行了軟件更新或者系統更新，亦或是系統的某個部件出了問題（就好比開頭處那張截圖裏遇到的問題）
一般情況下，如果是系統希望我們進行重啟，那就按照要求進行重啟就行。因為在軟件或系統進行更新，計算機需要重新加載配置文件，這時候重啟會顯得更加得有針對性並且效率較高。
而當計算機的部分功能出現障礙時，由於重啟無法保證所有寄存器都恢複到默認狀態，所以就會導致重啟也可能解決不了問題，所以這時候就需要通過關機的方式來嘗試解決。
寫到這裏，小編也不禁感歎，計算機這個系統真的太過龐大，一個小小的操作背後都隱藏有如此豐富的知識點，真心佩服研究計算機這個領域的大佬們，向你們學習！
參考資料
<1> 高級配置與電源接口 - 維基百科
<2> 計算機重啟的原理是什麼？- 知乎
<3> Sindre G， Conradi R， Karlsson E A。
The REBOOT approach to software reuse
Journal of Systems and Software， 1995， 30（3）： 201-212。
