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一CPU相关的基础知识

了解cpu相关的基础知识，主要目的为后续STR中的CPU休眠概念作一些铺垫

1.1 CPU的基本单元与关系

冯诺伊曼-计算机基本组成结构：存储器相当于内存，运算器+控制器相当于CPU

关系说明：输入设备通过cpu读取内存中的指令和数据进行逻辑控制与运算，结果再写回内存中，最后数据流给输出设备

上述想表达：虽然CPU是没有记忆的，即CPU不知道自己过去和将来需要干啥，但是内存保存了这个记忆。

1.2 时间片调度算法

轮转调度算法（Round Robin，RR）也称时间片调度算法：调度程序每次把 CPU 分配给就绪队列首进程使用规定的时间间隔，称为时间片，通常为 10ms ~ 200ms，「就绪队列中的每个进程轮流地运行一个时间片，当时间片耗尽时就强迫当前运行进程让出 CPU 资源，转而排到就绪队列尾部，等待下一轮调度」。所以，一个进程一般都需要多次轮转才能完成。

轮转调度算法对每个进程都一视同仁，就好比大家都排好队，一个一个来，每个人都运行一会儿再接着重新排队等待运行。

上述想表达：虽然CPU是没有记忆的，即CPU不知道自己过去和将来需要干啥，但是内存保存了这个记忆。如果我们暂停了调度，保证内存数据不变的话。是不是可以在不需要CPU工作的时候让CPU休息一下，需要工作的时候唤醒CPU让他从内存重新读取数据而不影响后续任务的正常调度。即合理利用CPU资源

二STR背景

2.1 Linux电源状态中的STR概念

座舱和电视 CPU休眠一般称STR。手机设备一般就直接说CPU进入睡眠了，起码手机厂很少说CPU进入STR模式，听起来很怪哈。STR模式即RAM保持供电，CPU和其他大部分外设关闭

ACPI State	Linux State	描述
S0	On(on)
S1	Standby	浅睡眠模式下CPU并未断电，依旧可以接收处理某些特定事件，视具体设备而定，恢复至正常工作状态的速度也比STR更快，但也更为耗电。 举个例子来说，以该方式进入睡眠时，后续通过点击键盘也能将系统唤醒；而以mem进入的睡眠为深度睡眠，只能通过中断唤醒设备唤醒系统，如电源键(此时按电源键，不会经过正常的开机流程的BIOS、BOOTLOAD等)，此时按键盘是无法唤醒系统的。
S2	------	------
S3	Suspend to RAM（mem)	挂起到内存，俗称待机、睡眠（Sleep），进入该状态，系统的主要工作如下： 1.将系统当前的运行状态等数据保存在内存中，此时仍需要向RAM供电，以保证后续快速恢复至工作状态 2.冻结用户态的进程和内核态的任务（进入内核态的进程或内核自己的task） 3.关闭外围设备，如显示屏、鼠标等,中断唤醒外设不会关闭，如电源键 4.CPU停止工作
S4	Suspend to Disk(disk)	挂起到硬盘，俗称休眠（Hibernation）将系统当前的运行状态等数据保存到硬盘上，并自动关机。下次开机时便从硬盘上读取之前保存的数据，恢复到休眠关机之前的状态。 譬如在休眠关机时，桌面打开了一个应用，那么下一次开机启动时，该应用也处于打开状态。而正常的关机-开机流程，该应用是不会打开的。
S5	Shutdown	主要init进程进行关闭各个服务进程deamon、发送SIGTERM、SIGKILL、将内存数据同步到磁盘和内核关机

2.2 STR原理

设备有STR休眠需求时，挂起内存同时CPU暂停调度等，被唤醒时通过读取内存等数据快速恢复工作状态

2.3 为什么有STR-为了合理的省电哈

现实生活中不论是手机、座舱、手表、电视都是需要消耗电能的，即电能要钱的哈。但是设备又不需要一直高负荷使用，总有空闲的时候，空闲的时候就可以进入STR模式。通过合理的省电节省点钱。

例如如下对比场景

场景	优点	缺点
系统不关机，一直等待用户操作	启动最快	cpu任何时候都等操作，费电
系统关机，用户操作需等开机流程完成	省电	开机启动需要时间
系统进入STR，唤醒即可用户操作	省电和用户体验良好	系统各个功能适配STR模式