2. ACPI表结构基础
ACPI（高级配置与电源接口）规范定义了一套分层的表结构，用于在操作系统和固件之间传递硬件配置、电源管理和性能调优信息。理解这些核心表的功能与层级关系，是进行ACPI启动项目开发和电源性能调优的基石。本章将深入剖析从根表（RSDP）到具体描述表（如DSDT、MADT）的完整链路。
2.1 ACPI表层级总览
ACPI表采用“根表指针 → 根表 → 多级描述表”的树状层级结构。操作系统启动时，首先通过UEFI或BIOS找到根系统描述指针（RSDP），然后依次解析RSDT/XSDT，最终定位到所有功能描述表。
2.2 根表：RSDP、RSDT与XSDT
2.2.1 RSDP（根系统描述指针）
RSDP是ACPI表的入口点，位于UEFI或BIOS的特定内存区域（通常在EBDA或系统ROM中）。操作系统引导时，通过搜索“RSD PTR ”签名来定位RSDP。
| 字段 | 偏移 | 大小 | 描述 |
|---|---|---|---|
| Signature | 0 | 8字节 | “RSD PTR ”（含空格） |
| Checksum | 8 | 1字节 | 整个RSDP的校验和 |
| OEMID | 9 | 6字节 | OEM厂商标识 |
| Revision | 15 | 1字节 | 0表示ACPI 1.0，2表示ACPI 3.0+ |
| RsdtAddress | 16 | 4字节 | RSDT的32位物理地址 |
| Length | 20 | 4字节 | RSDP表的总长度 |
| XsdtAddress | 24 | 8字节 | XSDT的64位物理地址（Revision≥2时有效） |
2.2.2 RSDT与XSDT
RSDT（根系统描述表）和XSDT（扩展系统描述表）是ACPI表层级中的第二层，它们包含指向其他ACPI描述表（如FADT、DSDT、MADT等）的指针数组。RSDT使用32位指针，XSDT使用64位指针，后者是ACPI 3.0引入的扩展版本。
2.3 核心功能描述表
2.3.1 FADT（固定ACPI描述表）
FADT是ACPI规范中最核心的表之一，它定义了硬件寄存器块（如PM1a、PM1b、GPE0等）的基地址，以及DSDT的地址。FADT还包含电源管理配置信息，如SMI命令端口、ACPI启用/禁用标志等。
- 硬件寄存器基址： PM1a_EVT_BLK、PM1b_EVT_BLK、GPE0_BLK、GPE1_BLK等。
- DSDT指针： X_DSDT（64位地址）或DSDT（32位地址）。
- 电源管理配置： SLP_TYPx、SMI_CMD、ACPI_ENABLE等。
- 重置寄存器： RESET_REG、RESET_VALUE。
2.3.2 DSDT（差异化系统描述表）
DSDT是ACPI表中最复杂的表，它包含用ACPI源语言（ASL）编写的AML字节码。DSDT定义了主板上的所有设备、它们的电源状态、热管理策略以及各种控制方法。操作系统通过ACPI驱动解析DSDT，构建设备树并执行电源管理操作。
// DSDT 头部示例（ASL源码）
DefinitionBlock ("DSDT.aml", "DSDT", 2, "OEMID", "OEMTABLEID", 0x00000001)
{
Scope (_SB)
{
Device (PCI0)
{
Name (_HID, EisaId ("PNP0A08")) // PCI Express 总线
Method (_OSC, 4, NotSerialized)
{
// 操作系统能力协商
}
}
}
}2.3.3 SSDT（辅助系统描述表）
SSDT用于补充DSDT的定义，通常由OEM或操作系统动态加载。SSDT可以包含额外的设备定义、电源管理方法或性能调优策略。在电源性能调优中，SSDT常用于定义CPU的P-State（性能状态）和C-State（空闲状态）配置。
2.3.4 MADT（多APIC描述表）
MADT描述了系统中的中断控制器配置，包括本地APIC、I/O APIC、x2APIC等。操作系统使用MADT来初始化中断子系统，并将中断路由到正确的CPU核心。
| 条目类型 | 类型值 | 描述 |
|---|---|---|
| 本地APIC | 0 | 描述每个CPU核心的本地APIC ID |
| I/O APIC | 1 | 描述I/O APIC的基地址和全局中断基号 |
| 中断源覆盖 | 2 | 覆盖ISA中断的极性/触发模式 |
| 本地x2APIC | 9 | 扩展的本地APIC描述（用于大型系统） |
2.3.5 SRAT（系统资源关联表）
SRAT用于描述内存和CPU核心之间的亲和性关系，即哪些内存区域属于哪个NUMA节点。操作系统利用SRAT优化内存分配策略，减少跨节点访问延迟。
- 处理器亲和性： 将CPU核心映射到NUMA节点。
- 内存亲和性： 将物理内存范围映射到NUMA节点。
- SLIT补充： SRAT提供节点间的距离信息，SLIT提供更精确的延迟矩阵。
2.3.6 SLIT（系统局部性信息表）
SLIT定义了NUMA节点之间的相对距离（延迟）。操作系统使用SLIT进行智能调度和内存分配，以最小化跨节点访问开销。SLIT是一个二维矩阵，矩阵中的值表示节点间的相对距离。
// SLIT 矩阵示例（4个NUMA节点）
// 节点0到节点0的距离为10（本地访问）
// 节点0到节点1的距离为20（跨节点访问）
// 节点0到节点2的距离为30（远端访问）
// 节点0到节点3的距离为40（最远端访问）
[10, 20, 30, 40]
[20, 10, 40, 30]
[30, 40, 10, 20]
[40, 30, 20, 10]2.4 表间依赖与解析顺序
操作系统在启动过程中，按照严格的顺序解析ACPI表：
- 定位RSDP： 在UEFI配置表或BIOS内存区域搜索“RSD PTR ”签名。
- 解析RSDT/XSDT： 读取RSDP中的RSDT/XSDT地址，获取所有功能描述表的指针列表。
- 加载FADT： 从RSDT/XSDT中找到FADT，获取DSDT地址和硬件寄存器基址。
- 加载DSDT/SSDT： 解析DSDT和所有SSDT，构建ACPI命名空间和设备树。
- 加载MADT： 初始化中断控制器和CPU拓扑。
- 加载SRAT/SLIT： 建立NUMA拓扑，优化内存和调度策略。
2.5 表结构在电源性能调优中的应用
在电源性能调优工程中，ACPI表提供了关键的配置接口：
- FADT： 修改PM1寄存器基址，调整睡眠状态（S1/S3/S4）的触发方式。
- DSDT/SSDT： 自定义CPU的P-State表（_PSS）、C-State参数（_CST）和热管理阈值（_TMP）。
- MADT： 确认CPU拓扑和中断分配，优化中断亲和性。
- SRAT/SLIT： 优化内存分配策略，减少跨NUMA节点访问的功耗和延迟。