電腦待機、睡眠、休眠分不清楚？P、T、S、G、C 電源狀態一次看懂

有時候我們會被 BIOS 或是作業系統中的電源管理搞得霧煞煞，S0、C1 究竟代表著什麼，如果不了解其意義以及身後所代表的內涵，很難在 BIOS 中調整出適合的設定。就算你不是進階或是超頻玩家，看完此文你也能夠對電源管理有更深的認識。

各種電源狀態縮寫的意義

P-States：英文為Performance States的縮寫，中文為效能狀態。

T-States：英文為Throttling States的縮寫。

S-States：英文為Sleeping States的縮寫，中文為睡眠狀態。

G-States：英文為Global States的縮寫，中文為全域狀態。

C-States：英文為CPU States的縮寫，中文為處理器狀態。

正常運作靠 P-States

P-States 指的就是 CPU 處理器依據目前運算量負荷輕重，調整運作頻率的高低，譬如 1 顆 3.0GHz 的處理器在執行 Crysis 3 時以全速運作、上網時以 1.8GHz 運作、觀賞影片時以 800MHz 運作。在 Intel 方面稱為 EIST（Enhanced Intel SpeedStep Technology），AMD 方面則是 CnQ（Cool’n’Quiet）和 Power Now！。通常 P0 指的就是處理器以最高頻率、最高運算量的狀態運作，接下來 P1、P2、P3……就依照運作效能的多寡、省電性由少至多依序排下去。

除了 P-States 之外還有個 T-States，不過 T-States 通常不會使用，唯有當處理器過熱或是超過我們所設定的溫度時才介入。T-States 和 P-States 都是為了降低發熱量而被使用，但是運作方式有別。例如 1 顆 3.0GHz 的處理器被 P-States 要求運作在 50％，就是真的運作在 1.5GHz 之上，而 T-States 則是將 3.0GHz 切成一半，一半時脈不運作，一半時脈正常運作（調整處理器實際運作的占比）。

▲P-States和T-States的運作方式不同。

題外話，Intel 的 Turbo Boost 技術就是當作業系統要求處理器運作在 P0 狀態時，就會收集有關目前處理器耗電量、啟動核心數量、核心電源狀態、處理器溫度等資訊，來決定P0的運作時脈為多少。

▲Intel Turbo Boost簡易原理說明。

S-States 與待機 / 休眠 / 睡眠關係式

S-States 則是指電腦系統狀態，S0～S5 共有 6 種，S0 指的就是系統正常開機運作的狀態，包含所有的 P 和 C 狀態。S1 時透過時脈產生器將處理器關閉、系統記憶體內容被刷新（持續供電），S1 狀態也被稱為 power on suspend；S2 則是處理器電源完全關閉、系統記憶體內容刷新，系統整體耗電量比起 S1 更低一些。S3 一般也稱為 suspend to RAM 或是待命（Windows XP）、睡眠（Windows Vista 之後），除了系統記憶體還有少量供電以外，其餘大部分系統內的硬體電源均被關閉；S4 則是所謂的 suspend to disk ，將系統記憶體內部的資料寫入硬碟之後，將電腦系統整體關閉，耗電量和關機一樣；S5 就是關機狀態。

例外有些人可能還有聽過 G-States 全域狀態，不過 G-States 僅是個抽象描寫系統目前的電源狀態（ACPI），要如何實作需額外定義。一般來說 G0 為系統開機狀態、G1 為睡眠狀態、G2 為軟關機、G3 為硬體關機。

C-States 好多種

比較難理解的就是處理器待機狀態 C-States，因為這裡的電源管理比較複雜，會根據狀態的不同分別調降運作時脈或電壓，或者乾脆完全關閉。同時 C-States 也不斷的加入新成員，像是 C8～C10 就是僅在 Haswell ULT 系列才導入的 C-State。

C0：包含在 S0 之下，旗下包含所有 P-States，也就是處理器內部電源全開的狀態，所有的 x86 處理器都支援這個狀態。

C1：藉由軟體關閉處理器的時脈（stop internal clock）（送出 HLT 指令），但是匯流排介面和 APIC（Advanced Programmable Interrupt Controller）均運作在全速狀態，由 Intel 486DX4 和之後的處理器開始支援，離開時間 10ns。

C1E：藉由軟體關閉處理器的時脈，以及降低處理器的輸入電壓，其餘的匯流排界面和 APIC 運作在全速狀態，LGA775 腳位之後的處理器都支援，離開時間 10ns；如果在 BIOS 中開啟 C1E 支援，則處理器就會進入 C1E 而非進入 C1 狀態。須注意 AMD 也使用 C1E 這個名詞在處理器上，不過卻是另外一回事，在 AMD 65 奈米之後的處理器，所有處理器核心進入 C1 狀態會讓處理器直接進入 C3 狀態。

C2：藉由硬體關閉處理器的時脈（設定 STPCLK 處理器接腳），匯流排介面和 APIC 均運作在全速狀態，同樣是 Intel 486DX4 之後全部支援，離開時間100ns。

C2E：藉由硬體關閉處理器的時脈，降低處理器的輸入電壓，其餘的匯流排界面和 APIC 運作在全速狀態，Intel Core 2 Duo 之後皆支援，但僅限 Intel 的處理器；同樣的，若在 BIOS 中將 C2E 支援開啟時，就會以 C2E 替代 C2 狀態，離開時間 100ns。

C3：關閉處理器內部所有的時脈（包含匯流排界面和 APIC），將 L1 快取中的內容清空，Intel Pentium II 和 AMD Athlon 之後皆支援（除 Core 2 Duo E4000 和 E6000 系列不支援），此模式也稱為 sleep 模式，離開時間 50ms。C3 下還有個 deep sleep 模式，由 Pentium II 以上（Core 2 Duo E4000 和 E6000系列不支援）、Turion 64 以上所支援，除處理器內部時脈外，也可關閉外部時脈。

Intel 處理器可透過設定 SLP 或是 DSSLP 接腳進入 C3（在這之前處理器必須先進入C2），AMD 則是透過讀取 APCI 的暫存器和 STPCLK 的組合而定，如果讀取 PLVL_2 暫存器，則設定 STPCLK 之後會進入 C2；若讀取 PLVL_3 暫存器，則設定 STPCLK 之後會進入 C3。AMD 行動版 Turion 64 處理器還支援更進階的AltVID功能，可於進入 C3 的同時降低處理器電壓。

C4：稱做 deeper sleep，不像 C1～C3 為關閉處理器的時脈，C4 更進一步降低處理器的電壓供應，並把部分的 L2 快取內容清空以便進一步降低能源消耗；C4 從 Intel Pentium M（不包含 Core 2 Duo E4000 和 E6000系列）和 AMD Turion 64 之後開始支援，離開時間至少需 200ms。

C4E：將 C4 時的處理器 L2 快取完全清空並關閉，可進一步降低供應給處理器的電壓，此模式僅在部分處理器上出現（Core Solo、Duo、部分 45 奈米行動版 Core 2 Duo、部分 Atom）。

C6：C6 狀態（deep power down）可以說是完全關閉了處理器，包含 L1 和 L2 快取。在此狀態下，處理器內部的狀態都會被寫入到 1 個具有獨立電力來源的靜態記憶體中（後來的處理器可使用 L3 快取做為目標寫入），處理器的電壓就能夠降到非常低，甚至是 0V 完全關閉，從 Intel 45 奈米行動版 Core 2 Duo 開始支援。C6 時的離開時間比較長，約是 C4 的 1.5 倍。

Intel 在 Nehalem 中導入了 1 個電源控制模組，處理器各個部分可使用不同的電壓，因此可讓某個閒置的處理核心進入 C6。

▲Intel於Penryn核心開始導入C6（桌上型版本沒有）。