Vietnamese (machine translation)

Lưu ý

Mục đích của file này là để độc giả tiếng Việt có thể đọc và hiểu tài liệu nhân kernel dễ dàng hơn, không phải để tạo ra một nhánh tài liệu riêng. Nếu bạn có bất kỳ nhận xét hoặc cập nhật nào cho file này, vui lòng thử cập nhật file tiếng Anh gốc trước. Nếu bạn thấy có sự khác biệt giữa bản dịch và bản gốc, hoặc có vấn đề về bản dịch, vui lòng gửi góp ý hoặc patch cho người dịch của file này, hoặc nhờ người bảo trì và người review tài liệu tiếng Việt giúp đỡ.

Bản gốc:

intel_pstate CPU Performance Scaling Driver

Người dịch:

Google Translate (machine translation)

Phiên bản gốc:

8541d8f725c6

Cảnh báo

Tài liệu này được dịch tự động bằng máy và chưa được review bởi người dịch. Nội dung có thể không chính xác hoặc khó hiểu ở một số chỗ. Khi có sự khác biệt với bản gốc, bản gốc luôn là chuẩn. Bản dịch chất lượng cao (được review) được đặt trong thư mục vi_VN/.

Trình điều khiển mở rộng hiệu suất ZZ0000ZZ CPU

Bản quyền:

ZZ0000ZZ 2017 Tập đoàn Intel

Tác giả:

Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>

Thông tin chung

ZZ0001ZZ là một phần của ZZ0000ZZ trong nhân Linux (ZZ0002ZZ). Nó là trình điều khiển mở rộng quy mô cho Sandy Bridge và sau này thế hệ bộ xử lý Intel. Tuy nhiên, lưu ý rằng một số bộ xử lý đó có thể không được hỗ trợ. [Để hiểu ZZ0003ZZ cần phải biết ZZ0004ZZ nói chung hoạt động như thế nào, vì vậy đây là lúc để đọc CPU Performance Scaling nếu bạn chưa làm điều đó.]

Đối với các bộ xử lý được ZZ0000ZZ hỗ trợ, khái niệm trạng thái P rộng hơn không chỉ là tần số hoạt động hoặc điểm hiệu suất hoạt động (xem phần Bài thuyết trình LinuxCon Châu Âu 2015 của Kristen Accardi [1] để biết thêm thông tin về điều đó). Vì lý do này, việc biểu diễn các trạng thái P được sử dụng bởi ZZ0001ZZ nội bộ tuân theo thông số kỹ thuật phần cứng (để biết chi tiết tham khảo Hướng dẫn dành cho nhà phát triển phần mềm Intel [2]). Tuy nhiên, lõi ZZ0002ZZ sử dụng tần số để xác định các điểm hiệu suất hoạt động của CPU và tần số có liên quan đến giao diện không gian người dùng mà nó tiếp xúc, vì vậy ZZ0003ZZ cũng ánh xạ biểu diễn bên trong của trạng thái P thành tần số (may mắn thay, bản đồ đó không rõ ràng). Đồng thời, sẽ không thiết thực để ZZ0004ZZ cung cấp cho lõi ZZ0005ZZ một bảng tần số có sẵn do kích thước có thể có của nó, vì vậy trình điều khiển không làm đó. Một số chức năng của lõi bị hạn chế bởi điều đó.

Do giao diện lựa chọn trạng thái P phần cứng được ZZ0000ZZ sử dụng là có sẵn ở mức logic CPU, trình điều khiển luôn hoạt động với từng cá nhân CPU. Do đó, nếu ZZ0001ZZ được sử dụng, mọi chính sách ZZ0002ZZ đối tượng tương ứng với một chính sách logic CPU và ZZ0003ZZ có hiệu quả tương đương với CPU. Đặc biệt, điều này có nghĩa là chúng trở nên “không hoạt động” mỗi thời điểm CPU tương ứng được ngoại tuyến và cần được khởi tạo lại khi nó quay trở lại trực tuyến.

ZZ0001ZZ không phải là mô-đun nên không thể dỡ xuống, điều đó có nghĩa là cách duy nhất để truyền các tham số thời gian cấu hình sớm cho nó là thông qua kernel dòng lệnh. Tuy nhiên, cấu hình của nó có thể được điều chỉnh thông qua ZZ0002ZZ để mức độ lớn. Trong một số cấu hình thậm chí có thể hủy đăng ký thông qua ZZ0003ZZ cho phép tải trình điều khiển chia tỷ lệ ZZ0004ZZ khác và đã đăng ký (xem ZZ0000ZZ).

Chế độ hoạt động

ZZ0000ZZ có thể hoạt động ở hai chế độ khác nhau, chủ động hoặc thụ động. trong chế độ hoạt động, nó sử dụng thuật toán điều chỉnh tỷ lệ hiệu suất nội bộ của chính nó hoặc cho phép phần cứng tự thực hiện việc điều chỉnh hiệu suất, trong khi ở chế độ thụ động chế độ nó đáp ứng các yêu cầu được thực hiện bởi bộ điều chỉnh ZZ0001ZZ chung đang thực hiện một thuật toán mở rộng hiệu suất nhất định. Cái nào trong số chúng sẽ có hiệu lực phụ thuộc vào tùy chọn dòng lệnh kernel nào được sử dụng và vào khả năng của bộ xử lý.

Chế độ hoạt động

Đây là chế độ hoạt động mặc định của ZZ0000ZZ dành cho bộ xử lý có Hỗ trợ trạng thái P được quản lý bằng phần cứng (HWP). Nếu nó hoạt động ở chế độ này, Thuộc tính chính sách ZZ0001ZZ trong ZZ0002ZZ cho tất cả các chính sách ZZ0003ZZ chứa chuỗi “intel_pstate”.

Ở chế độ này, trình điều khiển bỏ qua lớp điều chỉnh tỷ lệ của ZZ0000ZZ và cung cấp các thuật toán chia tỷ lệ riêng để lựa chọn trạng thái P. Những thuật toán đó có thể được áp dụng cho các chính sách ZZ0001ZZ theo cách tương tự như chia tỷ lệ chung các bộ điều chỉnh (nghĩa là thông qua thuộc tính chính sách ZZ0002ZZ trong ZZ0003ZZ). [Lưu ý rằng các thuật toán lựa chọn trạng thái P khác nhau có thể được chọn cho các chính sách khác nhau, nhưng điều đó không được khuyến khích.]

Chúng không phải là các bộ điều chỉnh tỷ lệ chung chung, nhưng tên của chúng giống với tên của một số thống đốc đó. Hơn nữa, điều khá khó hiểu là họ thường không hoạt động theo cách giống như các thống đốc chung mà họ cùng tên. Ví dụ: thuật toán chọn trạng thái P ZZ0000ZZ được cung cấp bởi ZZ0001ZZ không phải là bản sao của bộ điều tốc ZZ0002ZZ chung (đại khái, nó tương ứng với các bộ điều chỉnh ZZ0003ZZ và ZZ0004ZZ).

Có hai thuật toán lựa chọn trạng thái P được cung cấp bởi ZZ0000ZZ trong chế độ hoạt động: ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ. Cách cả hai đều hoạt động phụ thuộc vào việc tính năng trạng thái P được quản lý bằng phần cứng (HWP) có được được kích hoạt trong bộ xử lý và có thể trên kiểu bộ xử lý.

Thuật toán lựa chọn trạng thái P nào được sử dụng theo mặc định phụ thuộc vào Tùy chọn cấu hình hạt nhân ZZ0000ZZ. Cụ thể, nếu tùy chọn đó được đặt, thuật toán ZZ0001ZZ sẽ được sử dụng bởi mặc định và cái còn lại sẽ được sử dụng theo mặc định nếu nó không được đặt.

Chế độ hoạt động với HWP

Nếu bộ xử lý hỗ trợ tính năng HWP, nó sẽ được bật trong quá trình khởi tạo bộ xử lý và không thể tắt sau đó. Có thể để tránh kích hoạt nó bằng cách chuyển đối số ZZ0000ZZ cho hạt nhân trong dòng lệnh.

Nếu tính năng HWP đã được bật, ZZ0000ZZ sẽ dựa vào bộ xử lý để tự mình chọn trạng thái P, nhưng nó vẫn có thể đưa ra gợi ý cho bộ xử lý logic lựa chọn trạng thái P bên trong. Những gợi ý đó là gì phụ thuộc vào trạng thái P nào thuật toán lựa chọn đã được áp dụng cho chính sách nhất định (hoặc cho CPU nó tương ứng với).

Mặc dù việc lựa chọn trạng thái P được bộ xử lý thực hiện tự động, ZZ0000ZZ đăng ký lệnh gọi lại cập nhật sử dụng với bộ lập lịch CPU ở chế độ này. Tuy nhiên, chúng không được sử dụng để chạy lựa chọn trạng thái P thuật toán, nhưng để cập nhật định kỳ thông tin tần số CPU hiện tại lên được cung cấp từ thuộc tính chính sách ZZ0001ZZ trong ZZ0002ZZ.

HWP + ZZ0000ZZ

Trong cấu hình này ZZ0000ZZ sẽ ghi 0 vào bộ xử lý Núm Tùy chọn Hiệu suất Năng lượng (EPP) (nếu được hỗ trợ) hoặc nút Núm Xu hướng Hiệu suất Năng lượng (EPB) (nếu không), có nghĩa là bộ xử lý logic lựa chọn trạng thái P nội bộ dự kiến sẽ tập trung hoàn toàn vào hiệu suất.

Điều này sẽ ghi đè cài đặt EPP/EPB đến từ giao diện ZZ0001ZZ (xem ZZ0000ZZ bên dưới). Hơn nữa, bất kỳ nỗ lực nào nhằm thay đổi EPP/EPB thành giá trị khác 0 (“hiệu suất”) thông qua ZZ0002ZZ trong trường hợp này cấu hình sẽ bị từ chối.

Ngoài ra, trong cấu hình này, phạm vi trạng thái P có sẵn cho bộ xử lý logic lựa chọn trạng thái P bên trong luôn bị giới hạn ở ranh giới trên (tức là trạng thái P tối đa mà người lái xe được phép sử dụng).

HWP + ZZ0000ZZ

Trong cấu hình này ZZ0000ZZ sẽ đặt bộ xử lý Núm Tùy chọn Hiệu suất Năng lượng (EPP) (nếu được hỗ trợ) hoặc nút Núm Xu hướng Hiệu suất Năng lượng (EPB) (nếu không) thành bất kỳ giá trị nào trước đây được đặt thành thông qua ZZ0001ZZ (hoặc bất kỳ giá trị mặc định nào được đặt được thiết lập bởi phần sụn nền tảng). Điều này thường khiến bộ xử lý logic lựa chọn trạng thái P bên trong để ít tập trung vào hiệu suất hơn.

Chế độ hoạt động không có HWP

Chế độ hoạt động này là tùy chọn cho các bộ xử lý không hỗ trợ HWP tính năng hoặc khi đối số ZZ0000ZZ được chuyển tới kernel trong dòng lệnh. Chế độ hoạt động được sử dụng trong những trường hợp đó nếu Đối số ZZ0001ZZ được truyền tới kernel trong dòng lệnh. Ở chế độ này ZZ0002ZZ có thể từ chối hoạt động với các bộ xử lý không được nó công nhận. [Lưu ý rằng ZZ0003ZZ sẽ không bao giờ từ chối làm việc với bất kỳ bộ xử lý nào có bật tính năng HWP.]

Ở chế độ này, ZZ0000ZZ đăng ký các lệnh gọi lại cập nhật mức sử dụng với Bộ lập lịch CPU để chạy thuật toán chọn trạng thái P ZZ0001ZZ hoặc ZZ0002ZZ, tùy thuộc vào chính sách ZZ0003ZZ cài đặt trong ZZ0004ZZ. Thông tin tần số CPU hiện tại sẽ được thực hiện có sẵn từ thuộc tính chính sách ZZ0005ZZ trong ZZ0006ZZ là cũng được cập nhật định kỳ bởi các lệnh gọi lại cập nhật mức sử dụng đó.

ZZ0000ZZ

Không có HWP, thuật toán chọn trạng thái P này luôn giống nhau bất kể mô hình bộ xử lý và cấu hình nền tảng.

Nó chọn trạng thái P tối đa được phép sử dụng, tuân theo các giới hạn được đặt qua ZZ0000ZZ, mỗi khi cấu hình trình điều khiển cho CPU nhất định được cập nhật (ví dụ: qua ZZ0001ZZ).

Đây là thuật toán lựa chọn trạng thái P mặc định nếu Tùy chọn cấu hình hạt nhân ZZ0000ZZ được thiết lập.

ZZ0000ZZ

Không có HWP, thuật toán chọn trạng thái P này tương tự như thuật toán được thực hiện bởi bộ điều chỉnh tỷ lệ ZZ0000ZZ chung ngoại trừ việc số liệu sử dụng được nó sử dụng dựa trên các con số đến từ phản hồi thanh ghi của CPU. Nó thường chọn trạng thái P tỷ lệ thuận với việc sử dụng CPU hiện tại.

Thuật toán này được điều hành bởi lệnh gọi lại cập nhật mức sử dụng của trình điều khiển cho được cấp CPU khi nó được gọi bởi bộ lập lịch CPU, nhưng không thường xuyên hơn cứ sau 10 mili giây. Giống như trường hợp ZZ0000ZZ, cấu hình phần cứng không được chạm tới nếu trạng thái P mới giống với trạng thái hiện tại một.

Đây là thuật toán lựa chọn trạng thái P mặc định nếu Tùy chọn cấu hình hạt nhân ZZ0000ZZ không được thiết lập.

Chế độ thụ động

Đây là chế độ hoạt động mặc định của ZZ0000ZZ dành cho bộ xử lý không có Hỗ trợ trạng thái P được quản lý bằng phần cứng (HWP). Nó luôn được sử dụng nếu Đối số ZZ0001ZZ được truyền tới kernel trong dòng lệnh bất kể bộ xử lý nhất định có hỗ trợ HWP hay không. [Lưu ý rằng Cài đặt ZZ0002ZZ khiến trình điều khiển khởi động ở chế độ thụ động nếu nó không được kết hợp với ZZ0003ZZ.] Giống như ở chế độ hoạt động không có hỗ trợ HWP, ở chế độ này ZZ0004ZZ có thể từ chối hoạt động với bộ xử lý không được nó nhận dạng nếu HWP bị ngăn kích hoạt thông qua dòng lệnh kernel.

Nếu trình điều khiển hoạt động ở chế độ này, thuộc tính chính sách ZZ0000ZZ trong ZZ0001ZZ cho tất cả các chính sách ZZ0002ZZ đều chứa chuỗi “intel_cpufreq”. Sau đó, trình điều khiển hoạt động giống như trình điều khiển chia tỷ lệ ZZ0003ZZ thông thường. Đó là, nó được viện dẫn bởi các bộ điều chỉnh quy mô chung khi cần thiết để nói chuyện với phần cứng để thay đổi trạng thái P của CPU (đặc biệt là Bộ điều chỉnh ZZ0004ZZ có thể gọi nó trực tiếp từ ngữ cảnh của bộ lập lịch).

Khi ở chế độ này, ZZ0000ZZ có thể được sử dụng với tất cả (chung) bộ điều chỉnh tỷ lệ được liệt kê bởi thuộc tính chính sách ZZ0001ZZ trong ZZ0002ZZ (và các thuật toán lựa chọn trạng thái P được mô tả ở trên không đã sử dụng). Sau đó, nó chịu trách nhiệm cấu hình các đối tượng chính sách tương ứng với CPU và cung cấp lõi ZZ0003ZZ (và khả năng chia tỷ lệ thống đốc gắn liền với các đối tượng chính sách) với thông tin chính xác về tần số hoạt động tối đa và tối thiểu được hỗ trợ bởi phần cứng (bao gồm cả dải tần số được gọi là “turbo”). Nói cách khác, ở chế độ thụ động toàn bộ phạm vi trạng thái P có sẵn được ZZ0004ZZ hiển thị cho Lõi ZZ0005ZZ. Tuy nhiên, ở chế độ này trình điều khiển không đăng ký gọi lại cập nhật sử dụng với bộ lập lịch CPU và ZZ0006ZZ thông tin đến từ lõi ZZ0007ZZ (và là tần số cuối cùng được chọn bởi bộ điều chỉnh tỷ lệ hiện tại cho chính sách nhất định).

Hỗ trợ trạng thái Turbo P

Trong phần lớn các trường hợp, toàn bộ phạm vi trạng thái P có sẵn để ZZ0000ZZ có thể được chia thành hai phạm vi phụ tương ứng với các loại hành vi xử lý khác nhau, trên và dưới một ranh giới sẽ được gọi là “ngưỡng turbo” sau đây.

Trạng thái P trên ngưỡng turbo được gọi là “trạng thái P turbo” và toàn bộ phạm vi phụ của trạng thái P mà chúng thuộc về được gọi là “turbo phạm vi”. Những cái tên này có liên quan đến công nghệ Turbo Boost cho phép bộ xử lý đa lõi để tăng cơ hội trạng thái P của một hoặc nhiều lõi nếu có đủ sức mạnh để làm điều đó và nếu điều đó không gây ra vượt quá đường bao nhiệt của gói bộ xử lý.

Cụ thể, nếu phần mềm đặt trạng thái P của lõi CPU trong phạm vi turbo (nghĩa là trên ngưỡng turbo), bộ xử lý được phép tiếp quản kiểm soát tỷ lệ hiệu suất cho lõi đó và đưa nó vào trạng thái P turbo của nó sự lựa chọn sắp tới. Tuy nhiên, sự cho phép đó được giải thích khác nhau bởi thế hệ vi xử lý khác nhau. Cụ thể là thế hệ Sandy Bridge của bộ xử lý sẽ không bao giờ sử dụng bất kỳ trạng thái P nào cao hơn trạng thái cuối cùng do phần mềm thiết lập cho lõi nhất định, ngay cả khi nó nằm trong phạm vi turbo, trong khi tất cả các lõi sau các thế hệ bộ xử lý sẽ coi đó là giấy phép để sử dụng bất kỳ trạng thái P nào từ phạm vi turbo, thậm chí cao hơn phạm vi được thiết lập bởi phần mềm. Nói cách khác, trên những bộ xử lý thiết lập bất kỳ trạng thái P nào từ phạm vi turbo sẽ cho phép bộ xử lý để đưa lõi đã cho vào tất cả các trạng thái P turbo lên đến và bao gồm cả mức tối đa được hỗ trợ một khi nó thấy phù hợp.

Một đặc tính quan trọng của trạng thái turbo P là chúng không bền vững. Thêm chính xác thì không có gì đảm bảo rằng mọi CPU sẽ có thể ở trong bất kỳ những trạng thái đó vô thời hạn, bởi vì sự phân bổ điện năng trong bộ xử lý gói hàng có thể thay đổi theo thời gian hoặc đường bao nhiệt được thiết kế để có thể bị vượt quá nếu trạng thái turbo P được sử dụng quá lâu.

Đổi lại, trạng thái P dưới ngưỡng turbo nhìn chung là bền vững. trong Trên thực tế, nếu một trong số chúng được thiết lập bằng phần mềm thì bộ xử lý sẽ không thay đổi. nó xuống mức thấp hơn trừ khi bị căng thẳng về nhiệt hoặc vi phạm giới hạn công suất tình huống (trạng thái P cao hơn vẫn có thể được sử dụng nếu nó được đặt cho CPU khác trong cùng một gói vào cùng một thời điểm chẳng hạn).

Một số bộ xử lý cho phép nhiều lõi ở trạng thái P-turbo cùng một lúc, nhưng trạng thái P tối đa có thể được đặt cho chúng thường phụ thuộc vào số lượng số lõi chạy đồng thời. Trạng thái P turbo tối đa có thể được đặt trong 3 lõi cùng lúc thường thấp hơn trạng thái P tối đa tương tự đối với 2 lõi, do đó thường thấp hơn trạng thái P turbo tối đa có thể được đặt cho 1 lõi. Do đó, trạng thái P turbo tối đa một lõi là mức tối đa được hỗ trợ một tổng thể.

Trạng thái P turbo được hỗ trợ tối đa, ngưỡng turbo (mức tăng áp được hỗ trợ tối đa trạng thái P không tăng áp) và trạng thái P được hỗ trợ tối thiểu dành riêng cho mô hình bộ xử lý và có thể được xác định bằng cách đọc mô hình cụ thể của bộ xử lý các thanh ghi (MSR). Hơn nữa, một số bộ xử lý hỗ trợ TDP có thể định cấu hình (Công suất thiết kế nhiệt) và khi tính năng đó được bật, turbo ngưỡng thực sự trở thành một giá trị có thể định cấu hình được thiết lập bởi phần mềm nền tảng.

Không giống như các đối tượng ZZ0001ZZ trong các bảng ACPI, ZZ0002ZZ luôn hiển thị toàn bộ phạm vi trạng thái P có sẵn, bao gồm toàn bộ phạm vi turbo, cho đến Lõi ZZ0003ZZ và (ở chế độ thụ động) cho đến các bộ điều chỉnh tỷ lệ chung. Cái này thường khiến trạng thái turbo P được thiết lập thường xuyên hơn khi ZZ0004ZZ được được sử dụng liên quan đến tỷ lệ hiệu suất CPU dựa trên ACPI (xem ZZ0000ZZ để biết thêm thông tin).

Hơn nữa, vì ZZ0001ZZ luôn biết ngưỡng turbo thực sự là gì (ngay cả khi tính năng TDP có thể định cấu hình được bật trong bộ xử lý), nó Thuộc tính ZZ0002ZZ trong ZZ0003ZZ (được mô tả là ZZ0000ZZ) sẽ hoạt động như mong đợi trong mọi trường hợp (nghĩa là, nếu được đặt thành tắt trạng thái turbo P, nó luôn phải ngăn ZZ0004ZZ sử dụng chúng).

Hỗ trợ bộ xử lý

Để xử lý một bộ xử lý nhất định ZZ0000ZZ yêu cầu một số khác nhau mẩu thông tin về nó được biết đến, bao gồm:

  • Trạng thái P được hỗ trợ tối thiểu.

  • ZZ0000ZZ được hỗ trợ tối đa.

  • Trạng thái P turbo có được hỗ trợ hay không.

  • ZZ0000ZZ được hỗ trợ tối đa (nếu turbo

    Trạng thái P được hỗ trợ).

  • Công thức chia tỷ lệ để dịch biểu diễn bên trong của trình điều khiển

    của trạng thái P thành tần số và ngược lại.

Nói chung, các cách để có được thông tin đó là dành riêng cho kiểu bộ xử lý hoặc gia đình. Mặc dù thường có thể lấy được tất cả thông tin đó từ bộ xử lý chính nó (sử dụng các thanh ghi dành riêng cho từng model), có những trường hợp phần cứng sách hướng dẫn cũng cần phải được tư vấn để có được nó.

Vì lý do này, có một danh sách các bộ xử lý được hỗ trợ trong ZZ0000ZZ và quá trình khởi tạo trình điều khiển sẽ thất bại nếu bộ xử lý được phát hiện không nằm trong đó danh sách, trừ khi nó hỗ trợ tính năng HWP. [Giao diện để có được tất cả các thông tin được liệt kê ở trên là giống nhau đối với tất cả các bộ xử lý hỗ trợ Tính năng HWP, đó là lý do tại sao ZZ0001ZZ hoạt động với tất cả chúng.]

Hỗ trợ cho bộ xử lý lai

Một số bộ xử lý được ZZ0000ZZ hỗ trợ chứa hai hoặc nhiều loại CPU các lõi khác nhau ở trạng thái P turbo tối đa, hiệu suất và đặc tính công suất, kích thước bộ đệm và có thể các thuộc tính khác. Họ thường được gọi là bộ xử lý lai. Để hỗ trợ chúng, ZZ0001ZZ yêu cầu kích hoạt HWP và nó giả định các đơn vị hiệu năng HWP là giống nhau cho tất cả các CPU trong hệ thống, do đó, mức hiệu suất HWP nhất định luôn đại diện cho khoảng hiệu suất vật lý như nhau bất kể loại lõi (CPU).

Bộ xử lý lai với SMT

Trên các hệ thống có SMT (Đa luồng đồng thời), còn được gọi là Siêu phân luồng (HT) trong bối cảnh bộ xử lý Intel, được bật trên ít nhất một lõi, ZZ0000ZZ chỉ định mức độ ưu tiên dựa trên hiệu suất cho CPU. Cụ thể là, mức độ ưu tiên của CPU nhất định phản ánh mức hiệu suất HWP cao nhất của nó khiến bộ lập lịch CPU thường thích CPU có hiệu năng cao hơn, do đó càng ít CPU có hiệu suất cao được sử dụng khi các CPU khác được tải đầy đủ. Tuy nhiên, SMT anh chị em (nghĩa là các CPU logic chia sẻ một lõi vật lý) được xử lý theo cách cách đặc biệt sao cho nếu một trong số chúng được sử dụng thì mức độ ưu tiên hiệu quả của những cái khác được hạ xuống dưới mức độ ưu tiên của các CPU nằm ở vị trí khác lõi vật lý.

Cách tiếp cận này tối đa hóa hiệu suất trong phần lớn các trường hợp, nhưng thật không may nó cũng dẫn đến việc sử dụng năng lượng quá mức trong một số trường hợp quan trọng, như video phát lại, điều này thường không được mong muốn. Trong khi không có khả năng nào khác lựa chọn với SMT được kích hoạt vì công suất và mức sử dụng hiệu quả của SMT khó xác định anh chị em, bộ xử lý lai không có SMT có thể được xử lý trong những cách tiết kiệm năng lượng hơn.

Hỗ trợ lập kế hoạch nhận biết năng lực

Hỗ trợ lập lịch nhận biết năng lực (CAS) trong bộ lập lịch CPU được bật bởi ZZ0000ZZ theo mặc định trên bộ xử lý lai không có SMT. CAS nói chung khiến bộ lập lịch đặt các tác vụ lên CPU miễn là có đủ lượng công suất dự phòng của nó và nếu việc sử dụng một nhiệm vụ nhất định quá cao cho nó, nhiệm vụ sẽ cần phải đi nơi khác.

Vì CAS tính đến dung lượng của CPU nên nó không yêu cầu CPU ưu tiên và nó cho phép các nhiệm vụ được phân bổ đối xứng hơn giữa CPU hiệu suất cao hơn và CPU kém hiệu suất hơn. Sau khi được đặt trên CPU có đủ khả năng đáp ứng nó, một tác vụ có thể tiếp tục chạy ở đó bất kể liệu các CPU khác có được tải đầy đủ hay không, do đó, trung bình CAS sẽ giảm việc sử dụng các CPU có hiệu suất cao hơn khiến việc sử dụng năng lượng nhiều hơn cân bằng vì CPU có hiệu suất cao hơn thường ít tiết kiệm năng lượng hơn hơn những người kém hiệu quả hơn.

Để sử dụng CAS, bộ lập lịch cần biết dung lượng của từng CPU trong hệ thống và nó cần có khả năng tính toán việc sử dụng bất biến quy mô của CPU, vì vậy ZZ0000ZZ cung cấp cho nó thông tin cần thiết.

Trước hết, dung lượng của mỗi CPU được biểu thị bằng tỷ lệ dung lượng cao nhất của nó Mức hiệu suất HWP, nhân với 1024, đạt mức hiệu suất HWP cao nhất trong số CPU có hiệu suất cao nhất trong hệ thống, hoạt động nhờ hiệu suất của HWP các đơn vị đều giống nhau cho tất cả các CPU. Thứ hai, tính toán bất biến tần số, được thực hiện bởi bộ lập lịch để luôn thể hiện việc sử dụng CPU trong cùng một đơn vị bất kể tần số hiện tại nó đang chạy, đều được điều chỉnh để lấy Tính đến dung lượng CPU. Tất cả điều này xảy ra khi ZZ0000ZZ có đã tự đăng ký với lõi ZZ0001ZZ và nó đã phát hiện ra rằng đó là chạy trên bộ xử lý lai không có SMT.

Hỗ trợ lập kế hoạch nhận biết năng lượng

Nếu ZZ0002ZZ đã được đặt trong quá trình cấu hình kernel và ZZ0003ZZ chạy trên bộ xử lý lai không có SMT, ngoài việc cho phép ZZ0000ZZ nó đăng ký Mô hình năng lượng cho bộ xử lý. Điều này cho phép Hỗ trợ Lập kế hoạch nhận biết năng lượng (EAS) sẽ được bật trong bộ lập lịch CPU nếu ZZ0004ZZ được sử dụng làm bộ điều chỉnh ZZ0005ZZ cần có ZZ0006ZZ để hoạt động trong ZZ0001ZZ.

Mô hình năng lượng được ZZ0000ZZ đăng ký là nhân tạo (nghĩa là nó dựa trên các giá trị chi phí trừu tượng và nó không bao gồm bất kỳ số lũy thừa thực nào) và việc tránh những tính toán không cần thiết trong bộ lập lịch là tương đối đơn giản. Có một miền hiệu suất cho mỗi CPU trong hệ thống và chi phí các giá trị cho các miền hiệu suất này đã được chọn để chạy một tác vụ trên một chiếc CPU hoạt động kém hơn (nhỏ) dường như luôn rẻ hơn so với việc chạy chiếc đó nhiệm vụ trên CPU (lớn) hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, đối với hai CPU cùng loại, sự khác biệt về chi phí phụ thuộc vào mức sử dụng hiện tại của chúng và CPU có mức sử dụng hiện tại cao hơn thường có vẻ đắt hơn đích cho một nhiệm vụ nhất định. Điều này giúp cân bằng tải giữa các CPU của cùng loại.

Vì EAS hoạt động dựa trên CAS nên các tác vụ có mức sử dụng cao luôn được di chuyển sang CPU có đủ dung lượng để chứa chúng, nhưng nhờ EAS, hiệu suất sử dụng thấp các tác vụ có xu hướng được đặt trên các CPU trông ít tốn kém hơn đối với bộ lập lịch. Thực tế, điều này khiến cho các CPU hoạt động kém hơn và tải ít hơn được ưu tiên miễn là họ có đủ năng lực dự phòng để thực hiện nhiệm vụ được giao thường dẫn đến giảm mức sử dụng năng lượng.

Có thể kiểm tra Mô hình Năng lượng do ZZ0000ZZ tạo bằng cách xem thư mục ZZ0001ZZ trong ZZ0002ZZ (thường được gắn trên ZZ0003ZZ).

Giao diện không gian người dùng trong ZZ0000ZZ

Thuộc tính chung

ZZ0000ZZ hiển thị một số thuộc tính (tệp) toàn cầu trong ZZ0001ZZ cho kiểm soát chức năng của nó ở cấp độ hệ thống. Chúng nằm ở Thư mục ZZ0002ZZ và ảnh hưởng đến tất cả các CPU.

Một số trong số chúng không có mặt nếu ZZ0000ZZ đối số được truyền tới kernel trong dòng lệnh.

ZZ0001ZZ

Trạng thái P tối đa mà trình điều khiển được phép đặt theo phần trăm của mức hiệu suất được hỗ trợ tối đa (ZZ0000ZZ được hỗ trợ cao nhất).

Thuộc tính này sẽ không được hiển thị nếu

Đối số ZZ0000ZZ có trong kernel dòng lệnh.

ZZ0001ZZ

Trạng thái P tối thiểu mà trình điều khiển được phép đặt theo phần trăm của mức hiệu suất được hỗ trợ tối đa (ZZ0000ZZ được hỗ trợ cao nhất).

Thuộc tính này sẽ không được hiển thị nếu

Đối số ZZ0000ZZ có trong kernel dòng lệnh.

ZZ0001ZZ

Số trạng thái P được bộ xử lý hỗ trợ (từ 0 đến 255 bao gồm) bao gồm cả trạng thái P tăng áp và không tăng áp (xem ZZ0000ZZ).

Thuộc tính này chỉ xuất hiện nếu giá trị được hiển thị bởi nó giống nhau

cho tất cả các CPU trong hệ thống.

Giá trị của thuộc tính này không bị ảnh hưởng bởi ZZ0001ZZ

cài đặt được mô tả ZZ0000ZZ.

Thuộc tính này là chỉ đọc.

ZZ0001ZZ

Tỷ lệ kích thước ZZ0000ZZ so với kích thước của toàn bộ phạm vi trạng thái P được hỗ trợ, tính bằng phần trăm.

Thuộc tính này chỉ xuất hiện nếu giá trị được hiển thị bởi nó giống nhau

cho tất cả các CPU trong hệ thống.

Thuộc tính này là chỉ đọc.

ZZ0001ZZ

Nếu được đặt (bằng 1), người lái xe không được phép đặt bất kỳ trạng thái P turbo nào (xem ZZ0000ZZ). Nếu không được đặt (bằng 0, là mặc định), trình điều khiển có thể cài đặt trạng thái P turbo. [Lưu ý rằng ZZ0002ZZ không hỗ trợ ZZ0003ZZ chung thuộc tính (được hỗ trợ bởi một số trình điều khiển chia tỷ lệ khác) được thay thế bằng cái này.]

Thuộc tính này không ảnh hưởng đến giá trị tần số được hỗ trợ tối đa

được cung cấp cho lõi ZZ0001ZZ và được hiển thị thông qua giao diện chính sách, nhưng nó ảnh hưởng đến giá trị tối đa có thể có của giới hạn trạng thái P cho mỗi chính sách (xem ZZ0000ZZ bên dưới để biết chi tiết).

ZZ0001ZZ

Thuộc tính này chỉ xuất hiện nếu ZZ0002ZZ hoạt động trong ZZ0000ZZ trong bộ xử lý. Nếu được đặt (bằng 1), nó gây ra giới hạn trạng thái P tối thiểu được tăng động trong một thời gian ngắn bất cứ khi nào một nhiệm vụ trước đó chờ I/O được chọn để chạy trên CPU logic nhất định (mục đích của cơ chế này là để cải thiện hiệu suất).

This setting has no effect on logical CPUs whose minimum P-state limit is directly set to the highest non-turbo P-state or above it.

ZZ0000ZZ

Chế độ hoạt động của trình điều khiển: “hoạt động”, “thụ động” hoặc “tắt”.

“hoạt động”

Trình điều khiển có chức năng trong ZZ0000ZZ.

“passive”

The driver is functional and in the passive mode.

“off”

The driver is not functional (it is not registered as a scaling driver with the CPUFreq core).

This attribute can be written to in order to change the driver’s operation mode or to unregister it. The string written to it must be one of the possible values of it and, if successful, the write will cause the driver to switch over to the operation mode represented by that string - or to be unregistered in the “off” case. [Actually, switching over from the active mode to the passive mode or the other way around causes the driver to be unregistered and registered again with a different set of callbacks, so all of its settings (the global as well as the per-policy ones) are then reset to their default values, possibly depending on the target operation mode.]

energy_efficiency

This attribute is only present on platforms with CPUs matching the Kaby Lake or Coffee Lake desktop CPU model. By default, energy-efficiency optimizations are disabled on these CPU models if HWP is enabled. Enabling energy-efficiency optimizations may limit maximum operating frequency with or without the HWP feature. With HWP enabled, the optimizations are done only in the turbo frequency range. Without it, they are done in the entire available frequency range. Setting this attribute to “1” enables the energy-efficiency optimizations and setting to “0” disables them.

Interpretation of Policy Attributes

The interpretation of some CPUFreq policy attributes described in CPU Performance Scaling is special with intel_pstate as the current scaling driver and it generally depends on the driver’s operation mode.

First of all, the values of the cpuinfo_max_freq, cpuinfo_min_freq and scaling_cur_freq attributes are produced by applying a processor-specific multiplier to the internal P-state representation used by intel_pstate. Also, the values of the scaling_max_freq and scaling_min_freq attributes are capped by the frequency corresponding to the maximum P-state that the driver is allowed to set.

If the no_turbo global attribute is set, the driver is not allowed to use turbo P-states, so the maximum value of scaling_max_freq and scaling_min_freq is limited to the maximum non-turbo P-state frequency. Accordingly, setting no_turbo causes scaling_max_freq and scaling_min_freq to go down to that value if they were above it before. However, the old values of scaling_max_freq and scaling_min_freq will be restored after unsetting no_turbo, unless these attributes have been written to after no_turbo was set.

If no_turbo is not set, the maximum possible value of scaling_max_freq and scaling_min_freq corresponds to the maximum supported turbo P-state, which also is the value of cpuinfo_max_freq in either case.

Next, the following policy attributes have special meaning if intel_pstate works in the active mode:

scaling_available_governors

List of P-state selection algorithms provided by intel_pstate.

scaling_governor

P-state selection algorithm provided by intel_pstate currently in use with the given policy.

scaling_cur_freq

Frequency of the average P-state of the CPU represented by the given policy for the time interval between the last two invocations of the driver’s utilization update callback by the CPU scheduler for that CPU.

One more policy attribute is present if the HWP feature is enabled in the processor:

base_frequency

Shows the base frequency of the CPU. Any frequency above this will be in the turbo frequency range.

The meaning of these attributes in the passive mode is the same as for other scaling drivers.

Additionally, the value of the scaling_driver attribute for intel_pstate depends on the operation mode of the driver. Namely, it is either “intel_pstate” (in the active mode) or “intel_cpufreq” (in the passive mode).

Coordination of P-State Limits

intel_pstate allows P-state limits to be set in two ways: with the help of the max_perf_pct and min_perf_pct global attributes or via the scaling_max_freq and scaling_min_freq CPUFreq policy attributes. The coordination between those limits is based on the following rules, regardless of the current operation mode of the driver:

  1. All CPUs are affected by the global limits (that is, none of them can be requested to run faster than the global maximum and none of them can be requested to run slower than the global minimum).

  2. Each individual CPU is affected by its own per-policy limits (that is, it cannot be requested to run faster than its own per-policy maximum and it cannot be requested to run slower than its own per-policy minimum). The effective performance depends on whether the platform supports per core P-states, hyper-threading is enabled and on current performance requests from other CPUs. When platform doesn’t support per core P-states, the effective performance can be more than the policy limits set on a CPU, if other CPUs are requesting higher performance at that moment. Even with per core P-states support, when hyper-threading is enabled, if the sibling CPU is requesting higher performance, the other siblings will get higher performance than their policy limits.

  3. The global and per-policy limits can be set independently.

In the active mode with the HWP feature enabled, the resulting effective values are written into hardware registers whenever the limits change in order to request its internal P-state selection logic to always set P-states within these limits. Otherwise, the limits are taken into account by scaling governors (in the passive mode) and by the driver every time before setting a new P-state for a CPU.

Additionally, if the intel_pstate=per_cpu_perf_limits command line argument is passed to the kernel, max_perf_pct and min_perf_pct are not exposed at all and the only way to set the limits is by using the policy attributes.

Energy vs Performance Hints

If the hardware-managed P-states (HWP) is enabled in the processor, additional attributes, intended to allow user space to help intel_pstate to adjust the processor’s internal P-state selection logic by focusing it on performance or on energy-efficiency, or somewhere between the two extremes, are present in every CPUFreq policy directory in sysfs. They are :

energy_performance_preference

Current value of the energy vs performance hint for the given policy (or the CPU represented by it).

The hint can be changed by writing to this attribute.

energy_performance_available_preferences

List of strings that can be written to the energy_performance_preference attribute.

They represent different energy vs performance hints and should be self-explanatory, except that default represents whatever hint value was set by the platform firmware.

Strings written to the energy_performance_preference attribute are internally translated to integer values written to the processor’s Energy-Performance Preference (EPP) knob (if supported) or its Energy-Performance Bias (EPB) knob. It is also possible to write a positive integer value between 0 to 255, if the EPP feature is present. If the EPP feature is not present, writing integer value to this attribute is not supported. In this case, user can use the “/sys/devices/system/cpu/cpu*/power/energy_perf_bias” interface.

[Note that tasks may by migrated from one CPU to another by the scheduler’s load-balancing algorithm and if different energy vs performance hints are set for those CPUs, that may lead to undesirable outcomes. To avoid such issues it is better to set the same energy vs performance hint for all CPUs or to pin every task potentially sensitive to them to a specific CPU.]

intel_pstate vs acpi-cpufreq

On the majority of systems supported by intel_pstate, the ACPI tables provided by the platform firmware contain _PSS objects returning information that can be used for CPU performance scaling (refer to the ACPI specification [3] for details on the _PSS objects and the format of the information returned by them).

The information returned by the ACPI _PSS objects is used by the acpi-cpufreq scaling driver. On systems supported by intel_pstate the acpi-cpufreq driver uses the same hardware CPU performance scaling interface, but the set of P-states it can use is limited by the _PSS output.

On those systems each _PSS object returns a list of P-states supported by the corresponding CPU which basically is a subset of the P-states range that can be used by intel_pstate on the same system, with one exception: the whole turbo range is represented by one item in it (the topmost one). By convention, the frequency returned by _PSS for that item is greater by 1 MHz than the frequency of the highest non-turbo P-state listed by it, but the corresponding P-state representation (following the hardware specification) returned for it matches the maximum supported turbo P-state (or is the special value 255 meaning essentially “go as high as you can get”).

The list of P-states returned by _PSS is reflected by the table of available frequencies supplied by acpi-cpufreq to the CPUFreq core and scaling governors and the minimum and maximum supported frequencies reported by it come from that list as well. In particular, given the special representation of the turbo range described above, this means that the maximum supported frequency reported by acpi-cpufreq is higher by 1 MHz than the frequency of the highest supported non-turbo P-state listed by _PSS which, of course, affects decisions made by the scaling governors, except for powersave and performance.

For example, if a given governor attempts to select a frequency proportional to estimated CPU load and maps the load of 100% to the maximum supported frequency (possibly multiplied by a constant), then it will tend to choose P-states below the turbo threshold if acpi-cpufreq is used as the scaling driver, because in that case the turbo range corresponds to a small fraction of the frequency band it can use (1 MHz vs 1 GHz or more). In consequence, it will only go to the turbo range for the highest loads and the other loads above 50% that might benefit from running at turbo frequencies will be given non-turbo P-states instead.

One more issue related to that may appear on systems supporting the Configurable TDP feature allowing the platform firmware to set the turbo threshold. Namely, if that is not coordinated with the lists of P-states returned by _PSS properly, there may be more than one item corresponding to a turbo P-state in those lists and there may be a problem with avoiding the turbo range (if desirable or necessary). Usually, to avoid using turbo P-states overall, acpi-cpufreq simply avoids using the topmost state listed by _PSS, but that is not sufficient when there are other turbo P-states in the list returned by it.

Apart from the above, acpi-cpufreq works like intel_pstate in the passive mode, except that the number of P-states it can set is limited to the ones listed by the ACPI _PSS objects.

Kernel Command Line Options for intel_pstate

Several kernel command line options can be used to pass early-configuration-time parameters to intel_pstate in order to enforce specific behavior of it. All of them have to be prepended with the intel_pstate= prefix.

disable

Do not register intel_pstate as the scaling driver even if the processor is supported by it.

active

Register intel_pstate in the active mode to start with.

passive

Register intel_pstate in the passive mode to start with.

force

Register intel_pstate as the scaling driver instead of acpi-cpufreq even if the latter is preferred on the given system.

This may prevent some platform features (such as thermal controls and power capping) that rely on the availability of ACPI P-states information from functioning as expected, so it should be used with caution.

This option does not work with processors that are not supported by intel_pstate and on platforms where the pcc-cpufreq scaling driver is used instead of acpi-cpufreq.

no_hwp

Do not enable the hardware-managed P-states (HWP) feature even if it is supported by the processor.

hwp_only

Register intel_pstate as the scaling driver only if the hardware-managed P-states (HWP) feature is supported by the processor.

support_acpi_ppc

Take ACPI _PPC performance limits into account.

If the preferred power management profile in the FADT (Fixed ACPI Description Table) is set to “Enterprise Server” or “Performance Server”, the ACPI _PPC limits are taken into account by default and this option has no effect.

per_cpu_perf_limits

Use per-logical-CPU P-State limits (see Coordination of P-State Limits for details).

no_cas

Do not enable capacity-aware scheduling which is enabled by default on hybrid systems without SMT.

Diagnostics and Tuning

Trace Events

There are two static trace events that can be used for intel_pstate diagnostics. One of them is the cpu_frequency trace event generally used by CPUFreq, and the other one is the pstate_sample trace event specific to intel_pstate. Both of them are triggered by intel_pstate only if it works in the active mode.

The following sequence of shell commands can be used to enable them and see their output (if the kernel is generally configured to support event tracing):

# cd /sys/kernel/tracing/
# echo 1 > events/power/pstate_sample/enable
# echo 1 > events/power/cpu_frequency/enable
# cat trace
gnome-terminal--4510  [001] ..s.  1177.680733: pstate_sample: core_busy=107 scaled=94 from=26 to=26 mperf=1143818 aperf=1230607 tsc=29838618 freq=2474476
cat-5235  [002] ..s.  1177.681723: cpu_frequency: state=2900000 cpu_id=2

If intel_pstate works in the passive mode, the cpu_frequency trace event will be triggered either by the schedutil scaling governor (for the policies it is attached to), or by the CPUFreq core (for the policies with other scaling governors).

ftrace

The ftrace interface can be used for low-level diagnostics of intel_pstate. For example, to check how often the function to set a P-state is called, the ftrace filter can be set to intel_pstate_set_pstate():

# cd /sys/kernel/tracing/
# cat available_filter_functions | grep -i pstate
intel_pstate_set_pstate
intel_pstate_cpu_init
...
# echo intel_pstate_set_pstate > set_ftrace_filter
# echo function > current_tracer
# cat trace | head -15
# tracer: function
#
# entries-in-buffer/entries-written: 80/80   #P:4
#
#                              _-----=> irqs-off
#                             / _----=> need-resched
#                            | / _---=> hardirq/softirq
#                            || / _--=> preempt-depth
#                            ||| /     delay
#           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
#              | |       |   ||||       |         |
            Xorg-3129  [000] ..s.  2537.644844: intel_pstate_set_pstate <-intel_pstate_timer_func
 gnome-terminal--4510  [002] ..s.  2537.649844: intel_pstate_set_pstate <-intel_pstate_timer_func
     gnome-shell-3409  [001] ..s.  2537.650850: intel_pstate_set_pstate <-intel_pstate_timer_func
          <idle>-0     [000] ..s.  2537.654843: intel_pstate_set_pstate <-intel_pstate_timer_func

References