.. _cpu_p-state: ===================== CPU p-state ===================== .. note:: 本段为 `Balancing Power and Performance in the Linux Kernel `_ 概要摘录 ``P-state`` 是CPU频率和操作点电压的结合。 处理器性能和主频是直接相关的。增加主频可以增加处理器性。反之，即哪个低主频则降低性能。如果将主频减半，计算任务就会降低一半速度。不过，如果降低主频，但是增加CPU使用率并且降低idle时间百分比，则会影响电池使用时间。 引入 ``P-state`` 的两个主要原因是： - 降低尖峰时热能负载 - 降低能耗 Linux内核的能耗和性能平衡 ========================= idle的不同级别 -------------- - runtime idle - suspended - off 激活电源管理 ------------ - CPU激活电源管理（cpufreq） - P-states 或 DVFS - 设备激活电源管理 - 一些设备支持PCIe ASPM - GPU则自我管理 选择正确的p-state ----------------- - 调节器(Governors)反映了用户策略决定： - ``intel_pstate`` 只支持 ``powersave`` 和 ``performance`` 策略，其他驱动支持更多策略( :ref:`acpi_cpufreq` ) - ``intel_pstate`` 是一个调节器，并且hw驱动是一个整体，所以传统上这个governor是和hw驱动隔离的。 - ``intel_pstate`` "performance" 策略总是选择最高的 ``p-state`` - 完全不考虑节能 - ``intel_pstate`` "powersave" 策略尝试平衡性能和节能 - ``intel_pstate`` 驱动监视使用率并能够决定何时增加或减少 ``p-state`` 。这个方式和其他governors类似。 ``p-state`` 划分 ================= - ``P0 - P1`` 是 turbo范围 - ``P1 - Pn`` 是 保证范围（操作系统可见的状态） - ``Pn - LFM`` 是 温度控制范围 .. figure:: ../../../../_static/kernel/cpu/intel/cpufreq/p-state.png :alt: p-state划分 :scale: 50 p-state划分 P-state的硬件协作 ================= - 共享相同电压域的CPU核心对一个 ``p-state`` 投票 - 每个CPU核心的最高 ``p-state`` 赢得投票 - APERF/MPERF必须用于查看哪个 ``p-state`` 被批准 .. ``acpi_cpufreq`` 已经被废弃(Intel处理器不建议使用 :ref:`acpi_cpufreq` (OS control mode)，而是采用CPU硬件电源管理 P-state的操作系统限制 ===================== - 能力/使用率不足以决定何时伸缩 - 采样率可能导致不正确的使用计算 - 伸缩性的收益不明确 硬件P-state(HWP) ================ Intel Speed Shift Technology (HWP) - 最有效的主频是运行时计算（Pe） - 基于系统和负载 - EPP表示Energy Performance Perference（能源执行性能优先） - 将决定如何强化算法（Pa） - 基于系统，负载，OS - 算法将在Pa和Pe之间操作 .. ``HWP``\ 即 Hardware P-State .. figure:: ../../../../_static/kernel/cpu/intel/cpufreq/hwp.png :alt: HWP :scale: 50 HWP .. figure:: ../../../../_static/kernel/cpu/intel/cpufreq/hwp_msr.png :alt: HWP MSR :scale: 50 HWP MSR .. figure:: ../../../../_static/kernel/cpu/intel/cpufreq/hwp_capabilities_register.png :alt: HWP capabilities MSR :scale: 50 HWP capabilities MSR Linux实现 ========= - ``intel_pstate`` 驱动检查CPU flag - 默认所有白名单CPU都激活 - 只支持自动模式 - 没有EPP输出 - Min和Max pstate是通过min和max perf_pct sysfs文件获取 请参考 :ref:`cpu_p-state_linux` 参考 ======= - `Intel CPUs: P-state, C-state, Turbo Boost, CPU frequency, etc. `_ - `intel_pstate CPU Performance Scaling Driver `_ - `Balancing Power and Performance in the Linux Kernel `_ Intel开源中心提供的有关能耗和性能平衡的介绍文档 - `cpu-freq/intel-pstate.txt `_ 内核 ``intel_pstate`` 驱动说明，也是 `Balancing Power and Performance in the Linux Kernel `_ 的一个完整阐述 - `What exactly is a P-state `_ Intel developer’s Manual: Chapter14 - power and thermal management - `Power management architecture of the 2nd generation Intel Core microarchitecture formerly codenamed Sandy Bridge `_