计算机电源供电机制与开关机过程

1. 电源对主板的供电机制

1.1 常见误解

一种普遍存在的误解是：未按下电源按钮时，主板与整机完全断电；按下关机按钮、风扇停转后，主板与整机同样完全断电。然而，前面板的电源按钮并未连接到电源，而是通过电源开关线直接连接到主板：

图 1 前面板电源按钮经开关线连接至主板

图 2 前面板电源开关线与主板电源开关插针的连接

若主板完全断电，按钮按下产生的信号无法传递，关机后便无法再次开机，网络开机（Wake on LAN）更无从实现。

另一种观点认为此时主板上始终带电，只是 CPU 未供电、程序未运行。实际上，此时 SATA、IDE 等外设电源线均无电流输出，硬盘无法工作，该说法同样不成立。

正确结论是：只要电源线保持插入，在按下开机按钮之前，主板处于"部分电路有电、大部分电路断电"的状态。

1.2 ATX 电源主板接口

主流台式机采用 ATX 电源（少量为 BTX），其与主板之间为 24 引脚接口：

图 3 ATX 24 引脚电源接口

秘密隐藏在该接口之中：

图 4 ATX 24 引脚接口定义（关键信号已标出）

对应到实物引脚：

图 5 ATX 电源接口实物引脚：紫色为 +5 VSB，绿色为 PS_ON#，灰色为 PWR_OK

其中三种信号最为关键：

+5 VSB（Standby，紫色）：只要电源接入市电即存在，与是否开机无关。它为开机电路以及网络唤醒（WOL）、USB 唤醒等设备供电；若主板配有 EC（嵌入式控制器）或 BMC（基板管理控制器），亦由其供电。
PS_ON#（Power On，绿色）：主板通知电源上电与下电的信号线，低电平有效。
PWR_OK / PG（Power Good，灰色）：电源通知主板各路输出已稳定的信号线。

图 6 PS_ON# 信号线

图 7 PWR_OK（Power Good）信号线

1.3 上电过程

前提：电源线保持插入，开机按钮尚未按下。此时主板部分电路由 +5 VSB 供电，开机电路工作正常；需要 +12 V、+5 V、+3.3 V 的绝大部分电路处于断电状态。

按下开机键。
主板开机电路（由 +5 VSB 供电）将 PS_ON# 拉低。
延迟一段时间，电源开始输出 +12 V、+5 V 与 +3.3 V。
再延迟一段时间，电源拉高 PWR_OK，通知主板上电完成。
主板开始执行自身的上电时序（详见第 2 节）。

时序图如下：

图 8 上电时序图

1.4 下电过程

掉电过程与上电过程对称：

按下电源键后，操作系统执行关机流程（详见第 3、4 节）。
关机流程完成后，主板开机电路将 PS_ON# 拉高。
电源拉低 PWR_OK，通知主板即将下电。
延迟一段时间，电源切断 +12 V、+5 V 与 +3.3 V 的输出，关机完成。

关机后 +5 VSB 仍保持输出，为下一次上电以及网络唤醒、定时开机等功能做好准备。

1.5 ACPI 电源状态

G3（Hard Off）：拔除电源，彻底断电。
G2 / S5（Soft Off）：电源已接入但尚未开机，仅 +5 VSB 供电。

二者有本质区别：G2 状态下主板开机电路持续工作，可被电源键、网络、USB 等事件唤醒；G3 状态下则完全无法唤醒。

2. 按下电源键之后的硬件启动过程

从按下电源键到 CPU 执行第一条指令之间，存在一系列不为用户所见的硬件与固件过程。启动的开始并非操作系统引导，也非 BIOS 或 UEFI 运行，而是远早于 CPU 在复位向量执行第一条指令之时。本节按时间顺序梳理这一过程。

2.1 参与部件

图 9 主板供电与时序相关部件

电源。 ATX 电源输出 +12 V、-12 V、+5 V、+3.3 V、+5 VSB 等电压（早期规范含 -5 V，ATX 12 V 2.x 规范起已取消）。主板上的其他电压由板级变压电路转换得到，包括 +3.3 VSB、+1.5 VSB、1.8VDual、2.5VDual、3VDual、VCore、VTDDR 等。

+12 V 主要为 CPU 内核供电，也可单独为 PCIe 设备（显卡等）供电；+5 V 应用最广，为 USB 等外设供电；各种带 SB 后缀的电压为待机（Standby）供电，在 S3 睡眠状态维持电力，保障唤醒与内存刷新。

主板上的纽扣电池为 RTC（实时时钟）电源，在外部电源全部断开时维持时钟运转，并保证 CMOS 配置信息不丢失。

时钟。 CPU、AGP、PCI 插槽、SATA、USB、PS/2 等部件的通信速度差异很大，需要提供不同的时钟频率。时钟发生芯片（如 ck410、ck505、iCLK）将原先分散的晶振与分频电路整合，为 CPU、SATA、PCI、USB 等设备提供基础频率。

电源时序控制芯片/电路。 主板对上电顺序有严格要求：各项必备条件须按先后顺序满足，任一环节出现故障，整个上电过程即告中止。控制方案因主板、芯片组与代际而异：笔记本多采用 EC，台式机多用 SIO 或定制芯片，服务器多用 CPLD；近年部分方案将电源时序控制整合进 ME（管理引擎），面向嵌入式设备的 Atom 系列主板则更多采用移动设备常见的 PMIC。

2.2 上电时序

上电时序（Power-up Sequence）指电源与各部件之间的时序关系：

图 10 上电时序总体流程

以下以一个典型平台为例：

G3 状态（未接电源）下，由纽扣电池提供 RTC_RST# 与 VCC_RTC，为南桥的 RTC 部分供电。
插入电源或电池，系统进入 G2 / S5 状态。EC 检查电源可靠性，并发送 PM_RSMRST# 通知南桥各路待机电压已就绪。南桥复位，部分待机功能激活，进入待机状态。
用户按下电源键，时序开始。
EC 收到 PWRSW# 信号，经 PM_PWRBTN# 通知南桥。南桥依次拉高 SLP_S5#、SLP_S4#、SLP_S3# 并送至 EC。
EC 发出 PS_ON# 至 ATX 电源。
ATX 电源收到低电平的 PS_ON# 后开始工作，输出各路基础电压至主板各元件。
由基础电压变换得到的其他电压（如 VCore）相继产生。
电源发出 PWROK#，经 EC 转交南桥与北桥（若有）。
VRM（电压调节模块）与 CPU 通信，按 VID 送出 VCore。
VRM 发出 VRMPWRGD# 通知南桥 VCore 电压正常。
南桥发送 PLT_RST# 至北桥。
南桥发送 PWRGOOD# 至 CPU。
北桥收到 PLT_RST# 后，延迟约 1 s 发出 CPU_RST#，CPU 复位。

时序图如下：

图 11 上电时序信号图

2.3 CPU 复位后的早期固件阶段

CPU 复位后并非立即跳转至复位向量执行引导程序。此阶段先执行 CPU 内部微码（pcode）与片上 ROM 代码，TXT、Boot Guard 等安全机制也在此运行。

2.4 UEFI 的四个阶段

CPU 开始执行复位向量代码后，进入 UEFI 固件的四个阶段：

图 12 UEFI 固件各阶段

SEC（Security）：系统自复位状态开始运行，初始化处理器缓存（Cache）作为临时内存，建立栈后可执行 C 代码，随后转入 PEI。
PEI（Pre-EFI Initialization）：初始阶段仅有少量栈与堆可用，需找到并使能永久内存（内存颗粒或 DIMM），随后转入 DXE。
DXE（Driver Execution Environment）：获得永久存储空间后，开始初始化主板主要芯片，随后转入 BDS。
BDS（Boot Device Selection）：主要芯片初始化完成后，继续初始化引导操作系统所需的输入、输出与存储设备，并加载操作系统引导程序。

UEFI 各阶段与众多驱动均服务于同一目的：初始化硬件、引导操作系统，并为操作系统提供统一的硬件抽象。经过多年发展，UEFI 固件代码规模已超过一百万行。

2.5 操作系统引导

BDS 阶段后，UEFI 加载操作系统引导程序（OS Loader），不同操作系统对应不同引导程序。传统 BIOS 及其引导方式已被淘汰，Intel 已于 2020 年后停止支持传统 BIOS 兼容模式（CSM）；基于 INT 13 中断与引导扇区的引导方式仅具有历史意义。

2.6 小结

按下电源键后，CPU 并非第一个得到通知的部件，更不会立即执行代码。从按下电源键到 CPU 执行 UEFI 固件程序，主板（尤其是服务器主板）需经历若干隐藏阶段，各阶段耗时长短不一。理解这些阶段的存在与作用，是理解计算机启动过程的基础。

3. Windows 开关机记录的查看

3.1 使用事件查看器

查看开机与关机时间的方法如下：

按 Win + R，输入 eventvwr.msc，打开事件查看器（或经"开始菜单 → Windows 工具/管理工具 → 事件查看器"打开）。
左侧选择"Windows 日志"→"系统"。
在系统事件中查找事件 ID 为 6005 与 6006 的事件：ID 6005 表示事件日志服务已启动（对应开机），ID 6006 表示事件日志服务已停止（对应关机），二者的时间即分别为开机时间与关机时间。

若事件过多，可使用筛选缩小范围：在"操作"菜单选择"筛选当前日志"，在筛选器中勾选"信息""警告""错误"，事件来源选择 eventlog，确定后系统事件中仅保留少量记录，可轻易找到最近的开关机时间。

部分系统中，任务计划程序服务会将启动与退出时间写入 C:\WINDOWS\SchedLgU.txt，其中"任务计划程序服务"已启动于与已退出于的时间分别对应开机与关机时间。但 Windows 10/11 默认不生成该文件，运行时若提示"找不到文件"，请改用事件查看器：展开"应用程序和服务日志 → Microsoft → Windows → TaskScheduler → Operational"，事件 ID 100 表示任务计划程序服务已启动（对应开机），事件 ID 102 表示已退出（对应关机）。

3.2 重启故障排查中的日志应用

排查自动重启时，在事件查看器中筛选事件 ID 6005 与 6006，以确定每次重启发生的时间；再结合重启前的其他事件定位原因。例如，若每次重启前均出现事件 ID 7002"客户体验改善计划的用户注销通知"，则重启可能与客户体验改善计划（CEIP）有关（详见 4.3 节）。

图 13 事件查看器中按事件 ID 筛选开关机记录

4. Windows 自动唤醒与自动重启故障排查

4.1 睡眠后自动唤醒：定位唤醒源

若 Windows 11 在睡眠后每隔固定时间（如每 3 小时）自动唤醒，可用事件查看器定位唤醒源：在系统日志中按事件来源 power-troubleshooter 筛选，该来源的事件记录每次唤醒的时间与唤醒原因。

图 14 按来源 power-troubleshooter 筛选唤醒事件

图 15 唤醒事件详情：记录唤醒时间与原因

4.2 睡眠自动唤醒的解决方案

方案一：处理 UpdateOrchestrator 的唤醒任务。

计划任务库 → Microsoft → Windows → UpdateOrchestrator 中的任务会唤醒系统以执行更新。

图 16 UpdateOrchestrator 计划任务的"唤醒计算机以运行此任务"设置

直接取消勾选"唤醒计算机以运行此任务"需要 SYSTEM 账户（SID 为 S-1-5-18）权限，无法直接修改。替代做法：改用休眠代替睡眠（Windows 11 默认睡眠 3 小时后自动转入休眠，但休眠仍可能被唤醒），或在电源选项的高级设置中关闭"允许使用唤醒定时器"（见方案四）。

方案二：暂停 Windows 更新。

设置 → Windows 更新 → 暂停更新，可暂停一周；
设置 → Windows 更新 → 高级选项 → 使用时段，设置排除时段（如 23:00 至次日 17:00，覆盖白天与夜间）；
设置 → Windows 更新 → 高级选项 → 可选更新，管理驱动程序更新。

方案三：禁用网卡的网络唤醒。

设备管理器 → 网络适配器 → 对应网卡属性 → 电源管理，取消勾选"允许此设备唤醒计算机"；在"高级"选项卡中关闭 Wake on LAN 相关属性。该方案对定时唤醒类问题通常无效，但可排除网络信号引起的随机唤醒。

图 17 网卡属性中的"允许此设备唤醒计算机"

图 18 网卡高级属性中的唤醒相关选项

方案四：高性能电源模式下关闭唤醒定时器。

Windows 11 默认的"平衡"电源模式与控制面板中的电源选项设置不联动（经控制面板修改显示器关闭时间后，设置应用中不会同步）；切换为"高性能"模式后二者联动正常。

在控制面板 → 电源选项中选择"高性能"，进入"更改计划设置 → 更改高级电源设置"，将"睡眠 → 允许使用唤醒定时器"设为"禁用"。该选项默认值为 180 分钟，与每 3 小时自动唤醒一次的现象一致，关闭后问题即解决。

图 19 控制面板中的电源选项

图 20 高性能计划的更改计划设置

图 21 高级电源设置入口

图 22 将"允许使用唤醒定时器"设为禁用

4.3 无故自动重启：客户体验改善计划（CEIP）

现象：Windows 11 长时间无人值守运行时自动重启。事件日志中，每次重启前均出现事件 ID 7002"客户体验改善计划的用户注销通知"，且关机均发生在无人操作时段。关闭 CEIP 后重启不再发生。

关闭步骤如下：

控制面板 → 系统和安全 → 操作中心 → 更改操作中心设置 → 客户体验改善计划设置，选择"否，我不想参加"，保存更改。
控制面板 → 管理工具 → 任务计划程序，展开"任务计划程序库 → Microsoft → Windows"节点：
- 打开 Application Experience 文件夹，禁用 AITAgent 与 ProgramDataUpdater 任务；
- 打开"客户体验改善计划"文件夹，禁用 Consolidator、KernelCEIPTask 与 UsbCEIP 任务。

若系统为 Windows 11 家庭版，无法直接运行 gpedit.msc，可先部署组策略客户端组件。新建文本文件，写入以下内容后另存为 .cmd 文件并以管理员身份运行：

bat 复制代码

@echo off
pushd "%~dp0"
dir /b C:\Windows\servicing\Packages\Microsoft-Windows-GroupPolicy-ClientExtensions-Package~3*.mum > List.txt
dir /b C:\Windows\servicing\Packages\Microsoft-Windows-GroupPolicy-ClientTools-Package~3*.mum >> List.txt
for /f %%i in ('findstr /i . List.txt 2^>nul') do dism /online /norestart /add-package:"C:\Windows\servicing\Packages\%%i"
pause

运行完成后，在命令行输入 gpedit.msc 打开组策略编辑器，按"计算机配置 → 管理模板 → 系统 → Internet 通信管理 → Internet 通信设置"的路径关闭客户体验改善计划：

图 23 组策略编辑器中关闭客户体验改善计划

4.4 关机后自动开机

现象：Windows 11 执行关机后数秒内又自动开机。常见原因包括快速启动功能、异常计划任务、BIOS/UEFI 唤醒设置、系统错误触发自动重启以及系统文件损坏。以下按顺序排查（示例环境：Dell XPS 13，Windows 11 家庭版）。

步骤一：禁用快速启动。

快速启动使系统在关机时进入低功耗状态而非完全关机，可能与部分硬件不兼容而导致短时间内重新唤醒。

控制面板 → 电源选项 → 选择电源按钮的功能。
点击"更改当前不可用的设置"（需管理员权限）。
取消勾选"启用快速启动（推荐）"，保存更改。

步骤二：检查并清除异常计划任务。

恶意软件或配置错误的程序可能创建唤醒计划任务。

按 Win + R，输入 taskschd.msc，打开任务计划程序。
在"任务计划程序库"中浏览任务列表，查找名称可疑或最近添加的任务。
右键可疑任务 → 属性 → "条件"选项卡，检查是否勾选"唤醒计算机以运行此任务"。
若非必要，记录任务名称后在"常规"选项卡将其删除。

步骤三：调整 BIOS/UEFI 唤醒设置。

键盘、鼠标、网络信号等外部事件可能在关机后立即唤醒计算机。

重启计算机，在启动过程中按 F2 或 Delete 键（因品牌而异）进入 BIOS/UEFI 设置界面。
进入"Power Management"或"高级电源管理"相关菜单。
将"Wake on LAN""USB Wake Support""PCI-E Wake"等选项全部设为 Disabled。
按 F10 保存设置并退出，系统将自动重启。

步骤四：关闭"自动重新启动"以区分系统错误。

系统检测到严重错误时，默认行为是自动重启，可能与关机命令混淆。

右键"此电脑"→ 属性 → 高级系统设置。
在"启动和故障恢复"区域点击"设置"。
取消勾选"系统失败"下的"自动重新启动"，保存更改。

若此后关机不再自动开机，则此前的现象由系统错误引发。

步骤五：修复系统文件。

关键系统组件损坏可能导致关机流程中断并触发重启循环。以管理员身份打开命令提示符或 PowerShell，依次执行：

bat 复制代码

sfc /scannow
DISM /Online /Cleanup-Image /RestoreHealth

两条命令均需执行完毕，期间不要中断（DISM 需联网获取修复资源）。执行完成后重启计算机，再次测试关机。

Reference

电源是如何提供电力给主板的，又是如何切断的？ - 知乎

https://zhuanlan.zhihu.com/p/54734880
按下电源键后发生了什么？电脑是如何优雅地开机的？ - 知乎

https://zhuanlan.zhihu.com/p/31180815
如何查看 windows 计算机重启记录 - 豆浆 D - 博客园

https://www.cnblogs.com/soymilk2019/p/15150989.html
win11 的在睡眠模式中经常性自动重启或自动唤醒解决方案 - 知乎

https://zhuanlan.zhihu.com/p/614337609
windows11 无故自动重启故障排查_客户体验改善计划的用户注销通知-CSDN 博客

https://blog.csdn.net/Dr_maker/article/details/131911851
客户体验改善计划的用户注销通知导致服务器自动重启-CSDN 博客

https://blog.csdn.net/qq_21422259/article/details/109908453

win11 关机两秒后自动开机 Win11 关机后自动开机解决方法-Windows 系列-PHP 中文网

https://www.php.cn/faq/1763845.html