Cool&Quiet - Linux SpeedStep

2.6.2007 18:55 | Přečteno: 2153× | Rady | | poslední úprava: 2.6.2007 21:47

Tak jsem se po delší době opět dostal k tunění svého placatého přítele (HP nx6110). Od jisté doby, ani nevím od kdy, mi nechce moje Pentium M740 snižovat frekvenci. Prostě pořád běží na maximální frekvenci. Co z toho plyne, jednak spotřebovává relativně hodně energie a druhak se chladič může v obzvláště horkých dnech doslova zbláznit.

Cílem tedy je přinutit procesor ke snižování frekvence CPU. Co budeme potřebovat: dvě vejce, 0.5l mléka, ... né dělám si srandu:) Teď vážně. První co potřebujeme je samozřejmě podpora v jádře, jak pro Frequency scaling tak pro ACPI:

#
# CPU Frequency scaling
#
CONFIG_CPU_FREQ=y
# CONFIG_CPU_FREQ_DEBUG is not set
CONFIG_CPU_FREQ_STAT=m
CONFIG_CPU_FREQ_STAT_DETAILS=y
CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_PERFORMANCE=y
# CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_USERSPACE is not set
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_PERFORMANCE=m
CONFIG_CPU_FREQ_TABLE=m

Moduly pro ACPI nebudu ani vypisovat, jsou většinou všude předvoleny.

Je samozřejmě možné používat i některé deamony jako cpufreqd nebo powersaved. Ale nač používat deamona, když je k dispozici modul. Jak jsem již řekl použijeme služeb jaderných modulů, konkrétně těchto:

cpufreq_ondemand
cpufreq_powersave
cpufreq_conservative 
cpufreq_stats        
acpi_cpufreq         
freq_table          

Možná některé z nich nejsou potřeba, každopádně já mám zavedeny tyto.

Prostředkem pro komunikaci s moduly jsou soubory v /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/

:~$ ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/
affected_cpus     ondemand                       scaling_driver    stats
cpuinfo_cur_freq  scaling_available_frequencies  scaling_governor
cpuinfo_max_freq  scaling_available_governors    scaling_max_freq
cpuinfo_min_freq  scaling_cur_freq               scaling_min_freq

Můžeme nahlédnout do všech souborů, jejich názvy jsou dostatečně výstižné, nebudu je proto komentovat. Ucelenější přehled dostaneme pomocí cpufreq-info, viz.například:

:~$ cpufreq-info 
cpufrequtils 002: cpufreq-info (C) Dominik Brodowski 2004-2006
Report errors and bugs to linux@brodo.de, please.
analyzing CPU 0:
  driver: acpi-cpufreq
  CPUs which need to switch frequency at the same time: 0
  hardware limits: 800 MHz - 1.73 GHz
  available frequency steps: 1.73 GHz, 1.33 GHz, 1.07 GHz, 800 MHz
  available cpufreq governors: userspace, ondemand, conservative, powersave, performance
  current policy: frequency should be within 800 MHz and 1.73 GHz.
                  The governor "ondemand" may decide which speed to use
                  within this range.
  current CPU frequency is 800 MHz.

Rozsahy frekvencí se mění v souborech scaling_max_freq resp scaling_min_freq a chování v scaling_governor. Jak je vidět ja mám zvolen rozsah 1.73GHz - 800MHz a governor = "ondemand". Nastavení konkrétních parametrů je jednoduché:

cd /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/
echo 800000 > scaling_min_freq
echo odemand > scaling_governor

Samozřejmě jako root.

Pro klikače Gnomisty jsem při svém brouzdání narazil na popis zprovoznění appletu pro Gnome-applets, viz. zde. Je zde i poměrně přehledná tabulka taktovacích startegií.

Teď již jen zbývá zařídit, aby se hodnoty nastavovaly například když odpojím AC adaptér, nebo naopak. O tom ale příště protože jsem to ještě pořádně nedoladil.

Jakékoliv náměty na vylepšení, či opravení jsou vítány.

Zdroje:
Kromě toho co jsem uvedl v textu.
Enhanced Intel SpeedStep Technology and Demand-Based Switching on Linux*
WEBlog -- Wouter's Eclectic Blog

       

Komentáře

[atan]

Ja pouzivam, a jsem moc spokojen, powernowd. Normalne mne to nechtelo fungovat. Proste se stavy neprepinaly.

[pele]

Podle me zkusenosti je tohle zatim jedine co mi 100% funguje. Ale jeste nevim jak to prepinat, pri zmenach provozu baterka/AC.

[Martin Tůma]

To je celkem jednoduchý, na to stačí následující shell skript* (/etc/acpi/battery.sh):

#!/bin/sh

if grep 'off-line' /proc/acpi/ac_adapter/C1BA/state; then
    echo conservative > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
else
    echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor    
fi

a příslušnej konfigurační soubor (/etc/acpi/events/battery) pro acpid:

event=battery.*
action=/etc/acpi/battery.sh %e

*přesný názvy "zařízení" baterek je třeba nastavit "na míru" systému

[Michal Vyskočil]

Super věc, nechceš to hodfit do FAQ?

[Martin Tůma]

Super věc

Zas tak super to neni - když jsem začal přemejšlet, že bych to teda napsal do toho FAQ a zkusil to pro jistotu znovu otestovat, zjistil jsem, že to najednou (když jsem ten skript vymejšlel, tak to ale určitě fungovalo ) až tak úplně nefunguje...

Při přechodu z baterky na AC se to nepřepne zpět. Na vině je to, že /proc/acpi/ac_adapter/C1BA/state se změní o něco později, než dostane acpid informaci o změně napájení (divné, ale je to tak). Problém (i případný problém v "opačném" směru) nicméně spolehlivě řeší sleep na začátku skriptu (před testem stavu napájení)

#!/bin/sh

sleep 1

if grep 'off-line' /proc/acpi/ac_adapter/C1BA/state; then
    echo conservative > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
else
    echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor    
fi

[disorder]

pouzi event=ac_adapter

zlozitejsie skripty su v debiane v balicku acpi-support, mozes sa inspirovat

[Martin Tůma]

Použití ac_adapter místo battery nemá na funkci vliv.

Otázkou spíš je, jak je možný, že acpid dostane informaci od jádra o změně "baterky" dřív, než jádro změní příslušnej soubor v /proc, což je situace proti který nejsou "imunní" ani skripty z Debianu. V době, kdy jsem si ty skripty psal tahle situace nenastávala, takže bych tipoval, že to že to u Debianu s těmi skripty (možná) funguje je způsobeno buď tím, že je tam starší jádro, kde tahle situace nenastane, nebo složitostí těch skriptů - než se dostanou k testu souboru v /proc, je ten už nastavenej správně.

[disorder]

ac_adapter dostanes po pripojeni adaptera, battery po odpojeni. snad uz chapes. a acpi-support kupodivu pouzivaju tiez len jeden skript (ale 2 eventy samozrejme...) a dokazu si to zistit.

[disorder]

ups. ako pozeram na acpi_listen, ten signal nedostavam. takze to funguje pretoze si to "laptop_mode auto" vie prebrat aj sam :)

[Martin Tůma]

Nesmysl. Jak u battery tak u ac_adapter dostaneš oba dva signály, tzn. odpojení napájení i jeho připojení.

[disorder]

to som musel byt velmi unaveny. asi som to ukoncil skor nez mi ten signal prisiel. tak som sa na tie signaly pozrel blizsie a mam riesenie (funguje)

odpojenie adaptera => event=ac_adapter AC 00000080 00000000
pripojenie adaptera => event=ac_adapter AC 00000080 00000001

a viac ma nezaujima, ani to ci nahodou nemam BAT1 v ultrabay ani ci sa jedna len o vybratie/zalozie baterky a pod. :)

[disorder]

sleep 5

[Martin Tůma]

Ten sleep je v těch Debianích skriptech IMHO až po detekci statusu v /proc. A získání tý informace je mnohem složitější, než jenom jediný grep v /proc. Volají se další skripty, například /usr/bin/on_ac_power (takže dotaz na status v /proc se provádí 2x...) atd. Ale zas tak podrobně jsem ten bordel (zlatej Arch a jeho KISS strategie ) nezkoumal.

[pele]

Tak sem to soupnul do skriptu power.sh, ktery je spousten z event=ac_adapter a vse funguje jak sem si predstavoval.

[pele]

Jo na tohle uz sem taky narazil, ale jeste sem nezkousel. Diky

[Käyttäjä 11133]

Throthling není totéž co frequency scalling.

[jk]

Pokud vim, tak throttling znamena vkladani idle instrukci. Melo by to vest ke snizeni teploty procesoru.

Nevite nekdo jak to zapnout v linuxu? Mam pocit ze nefunkci throttling je hlavni pricinou, proc je muj notebook s bezicim linuxem teplejsi, nez kdyz bezi WinXP.

[Käyttäjä 11133]

Ano, throtghling vkládá prázdné cykly, které nemají vliv na frekvenci ani významný vliv na spotřebu. Avšak ovlivňují jak říkáš teplotu, jsou určeny k ochraně proti přehřátí. Než zapínat throthling (jestli se to vůbec řeší přes operační systém) bych raději zkusil podtaktování.

[Ondrej 'SanTiago' Zajicek]

Pokud ovlivnuji teplotu, tak musi jeste vic ovlivnovat spotrebu (pokud tedy spotrebou myslis elektricky prikon). Zhruba veskery prikon CPU se meni na teplo. Leda kdybys spotrebou myslel celkove mnozstvi elektricke energie potrebne na dodelani nejakeho vypocetne narocneho ukolu, tak pak to throttling asi moc neovlivni (kvuli prodlouzeni doby behu ukolu).

[Kyosuke]

Bez voltage scalingu moc nepomůže ani frequency scaling, natožpak tohle. Teorie sice je taková, že spotřeba CMOSu je nejvýrazněji závislá na frekvenci přepínání hradel (jednotlivých hradel za jednotku času), ale čím dál tím víc hrají roli parazitní proudy, které se omezí jedině snížením napětí. Nebo aspoń takhle to chápu.

[Martin Tůma]

Teorie sice je taková, že spotřeba CMOSu je nejvýrazněji závislá na frekvenci přepínání hradel

Ne tak docela.. jako obecnej vzorec pro ztrátovej výkon CMOSu se udává P = c·V²·f, kde c je technologická konstanta. Rostoucí podíl parazitních proudů na ztrátovém výkonu je nicméně taky fakt (bodejť by ne, když jsou dneska hradla tranzistorů "vysoký" jen jednotky atomovejch vrstev...)

[Kyosuke]

No ano, hovořím o tom "f". Klasický CMOS (4xxx) je sice na napětí celkem nenáročný, ale dnešní procesor má podstatně méně prostoru pro změnu voltáže mezi podpětím (leda, že by se voltáž a frekvence měnily synchronně, což je modus operandi speedstepu) a vyhořením, takže až donedávna nebyly nějaké úpravy napájení moc na pořadu dne. Jsou na to i nějaké husté patenty, přinejmenším jeden od Chucka Moorea. Možná jsem měl napsat "pokud nevezmeme v úvahu změny napětí a zaměříme se jen na to, co se v těch hradlech děje".

[karol]

Zkuste to schladit na teplotu kolem 1 K. U některých materiálu to prý pomáhá. Zrušíte tím ztrátový výkon a tím i produkci tepla. Jenom musíte dávat pozor, aby vám to nequenchlo jako náš supravodivý magnet na NMR

[jk]

Throttling asi opravdu nepomaha. Nechal jsem ted notebook bezet naprazdno skoro hodinu s throttlingem nastavenym na 75% a teplota se drzela kolem 47°

Docela by me zajimalo, v cem je teda ten trik ze ve WinXP ma cpu 41 stupnu, v linuxu 47.

Jeste dodam ze je to Core Duo v Dell Latitude D520. Kdyz jsem jeste mel C610, tak se sice teplota procesoru taky drzela kolem 47, ale notebook mi pripadal chladnejsi a vetracek se spoustel jen vyjimecne (napr 2x denne).

[Käyttäjä 11133]

Podtaktováno na minimální frekvenci?

[jk]

Ano, je tam pevne nastavena minimalni frekvence (1Ghz)

[geoRG77]

Není to způspbeno nefunkčním stavem C3 pod linuxem? Kdysi se to řešilo tady na abclinuxu ve spojitosti s mým noťasem - Asus M6Va (Pentium M 750).

[jk]

C3 zrejmne funguje, podle powertop v nem procesor travi 93% casu. Core Duo by ale mel podporovat i C4, ktery mi nefunguje.

[jk]

Tak jsem si na doporuceni powertop zkompiloval jadro 2.6.21 s dyntick, zbavil se bugu v i810, ktery zbytecne budil casto procesor, vypnul amarok a lifereu. Vysledkem sice je, ze mam v klidu jen kolem 120 preruseni za sekundu, ale na teplote procesoru se to skoro neprojevilo.

[jk]

Tak konecne uspech . Povolil jsem v jadru timer s vysokym rozlisenim. Pocet preruseni klesl na 50 v idle, a priblizne 120 pri praci. Teplota klesa z 47 stupnu na 40. Spotreba 11.5W, vydrz 4.7 hodiny.

Podminky nejsou uplne ferovy - mam vypnuty amarok a lifereu, protoze zrejmne maji nejaky bugy, kvuli kterym se budi zbytecne casto. ehci taky pusobilo casty preruseni procesoru, po te co jsem z nej udelal moduly je to uz v poradku. Ale nemam tady zadny usb zarizeni, abych vyzkousel, jak se jeho pripojeni projevi.

[hz]

jak to prosimte meris ty preruseni?

[jk]

Pomoci powertop. Je to nastroj od Intelu, ale mel by snad fungovat i s AMD procesory.

[disorder]

to je na 6-cell baterku? celkom dobre. ja mam na Core 2 Duo spotrebu tak okolo 13 ci 14W - ale s amd64 jadrom (to by malo mat NO_HZ a spol. az v 2.6.23) ...ale s windowsom to tiez nie je nejaky zazrak (hoci sa mi raz podarilo dosahovat minima pod 10W, neviem naozaj cim to bolo)

[jk]

Jo, 6-cell baterka. S jadrem 2.6.19 jsem mel spotrebu 14.6W, s jadrem 2.6.21 a zapnutyma High-Res timerama je to 11.7 W.

Samotny zapnuti NO_HZ moc nepomohlo, hlavni vliv melo az zapnuti presnych casovacu. V popisu jedny volby o casovacich je, ze bez ni jadro vzbudi procesor kazdych 20ms, coz byl asi hlavni problem.

Co me tesi jeste vic nez delsi doba na baterky je nizsi teplota. V idle klesla skoro o 10 stupnu, z 46 na 36 stupnu.

[jk]

Pevna nastavenou minimalni frekvenci mam i ve Win, bohouzel jsem narazil na jeden z kousku, ktery pri prepinani frekvence mirne piska.

[pele]

Dekuji za upozorneni.

[Michal Vyskočil]

Pro nastavení není třeba zapisovat do /sys, ale stačí použít nástroj cpufreq-set.

[Ritchie]

Nemohu neodkázat na svůj zápisek Cpufreq – pro procesory mnoha frekvencí. Za ten rok se drobně změnily pouze možnosti nastavení některých governorů.