CPU 动态调频调压可以优化手机的功耗表现

德牧是最帅的 2022-11-30 09:53:11

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weixin_38498942 2022-12-01

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a. 设置CPU工作在powersave模式。设置该模式后，CPU将一直工作在最低频率（300000hz）。此时手机最省电，但是有可能会出现手机运行变卡顿。
将CPU0置为powersave模式，命令为：
echo "powersave" > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
b. 限制CPU最高频率，以限制CPU的运行频率上限
CPU（CPU0~CPU3）可以选择的频率值如下所列，即这些数值都可以用作CPU的频率上限。选择的频率上限可以根据实际场景需要来设置。在超级省电模式下，CPU工作的宗旨是：CPU工作频率低+运行不卡，两项都要保障。
CPU可以选择的频率：
300000 422400 652800 729600 883200 960000 1036800 1190400 1267200 1497600 1574400 1728000 1958400 2265600 2457600
例如：将CPU0的频率上限设置为960000
echo 960000 > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_max_freq

CPUFreq 是内核开发者定义的一套支持动态调整 CPU 频率和电压的的框架模型。它能有效的降低 CPU 的功耗，同时兼顾 CPU 的性能。 CPUFreq 通过不同的变频策略，选择一个合适的频率供 CPU 使用，目前的内核版本提供了以下几种策略：  sched：EAS 使用的调频策略。  interactive：根据 CPU 负载动态调频调压；  conservative：保守策略，逐级调整频率和电压；  ondemand：根据 CPU 负载动态调频调压，比 interactive 策略反应慢；  userspace：用户自己设置电压和频率，系统不会自动调整；  powersave：功耗优先，始终将频率设置在最低值；  performance：性能优先，始终将频率设置为最高值。

这是复旦大学计算机系 2006 届博士生吴刚的学位论文。本文的研究内容是“低功耗进程调度算法”。这种算法通过改进进程调度策略，达到降低功耗的目的。此类算法可用于通用系统和嵌入式系统。低功耗进程调度算法又称 DVS（动态调压）算法。和其他低功耗算法（例如 DPM）相比，优点是效果好、易移植。从 1994 年 Mar 的论文开始，已经出现了很多算法。可以分成在线和离线两大类。它们都不够实用，具体体现在……（略）。为了克服现有算法的缺点，本文首先提出并证明了“最优低功耗调度定理”，还证明了任何在线算法都不可能是强实时的：这两点对算法研究有指导意义。本文提出了两个新的 DVS 算法：自适应 DVS 算法和 DP-DVS 算法。后者同时还具有一定的死锁避免能力，有助于系统健壮性。本文还研究了进程调度和电池性能的关系。前人在这方面的研究是基于化学、电子线路的，故其通用性有限。本文则基于电池的放电曲线和基本物理定律，通用性好，且研究结论也可以用来改进和遴选 DVS 算法。需要指出：本文在 2007 年向社会公开。两年后，时为中兴集团员工的欧阳慧琴申请了专利《CPU 的自适应动态调频或调压方法及装置》，其关键字句和本文第 5 章“自适应 DVS 算法”含义相同。经交涉，中兴集团已经承诺撤回专利申请。

调幅、调频和调相# 奈氏准则香农公式 # 导向传输媒体各类双绞线、各电阻同轴电缆、多模和单模光纤# 非引导型传输媒体无线电频谱图及应用、短波通信、微波通信、...

文档名称文档密级 2013-4-20 华为保密信息,未经授权禁止扩散第 1 页, 共 4 页服务器动态节能， "云"领绿色环保如今，云计算已初步完成由概念到应用的转变，云计算、虚拟化、以及大数据成为领导行业发展的新宠儿，IT产品集成的功能成倍递增，更新换代加速，对服务器产品的发展产生重要影响。服务器是IDC数据中心三大基础IT部件之一，功耗约占数据中心总能耗的30％，一台服务器运行三年的电费赶超购买设备的成本。所以，低碳节能、绿色环保不但是整个社会的发展趋势，更是服务器设计的重中之重。华为Sandy Bridge平台服务器从器件到整机、从单点技术到系统设计，为客户提供完整节能技术方案，相比上一代服务器的性能功耗比提升59％，可为大型数据中心一年节省电费540万。器件节能，自动自发华为Sandy Bridge（Romley）平台提供的器件节能技术包括：调频调压、器件休眠、供电关相、高效电源、低功耗器件等等。调频调压是指，操作系统根据业务负载占用率动态调整CPU频率和供电电压，通过降低处理器损耗，从而降低服务器整机功耗。X86平台CPU的频率不是固定值，频率与性能、功耗成正比，在限定范围内可调。当业务负载增加，CPU所需要的频率提高，VRM（Voltage Regulator Module）供电电路的电压升高，开关频率增大，由此导致CPU晶体管的漏电损耗增加，电源开关损耗变大。通过调频调压技术，在服务器低负载时降低CPU频率和电压，从而降低CPU的漏电损耗和开关损耗，大幅度降低处理器功耗。华为服务器的器件休眠技术包括：CPU c-state休眠、硬盘休眠、电源休眠等器件休眠，处理器较长时间处于空闲状态时，可以让CPU进入C1/C3/C6/C7等休眠状态，单处理器深度休眠后的功耗可降低至10多瓦，服务器整机节能20～30瓦。如下图是Intel CPU不同休眠等级的功耗示意图：文档名称文档密级 2013-4-20 华为保密信息,未经授权禁止扩散第 2 页, 共 4 页供电关相是指，服务器的处理器、内存采用多相供电，处理器根据业务负载情况，通过 SVID（ Serial Voltage ID ）控制VRM多相电源的打开和关闭，大幅提高服务器CPU和内存的供电转换效率，效率提升幅度达到5％～8％。华为服务器使用POL （Point of load）高效DC-DC转换模块，电源转换效率业界领先。 PSU 电源模块采用80Plus金牌、铂金以上等级电源，效率高于业界普通电源10％以上，产品满足 Energy Star服务器节能标准。电源效率如下：华为服务器支持LP（Low Power）低功耗处理器、LV（Low Voltage）低电压内存、SSD （Solid State Disk）固态硬盘等低功耗部件，大幅降低服务器整机功耗，同时确保业务性能不受影响。整机节能，智在管理文档名称文档密级 2013-4-20 华为保密信息,未经授权禁止扩散第 3 页, 共 4 页华为Sandy Bridge（Romley）平台提供的整机节能技术包括：功耗封顶、启动低功耗、 HVDC供电、节能热设计、虚拟化技术等节能技术。华为服务器提供业界领先的功耗封顶技术，可实现快速、精准功耗封顶操作，每次封顶最短不足1秒、最长3秒内完成，封顶误差不超过5％，确保机房供电安全前提下，有效提高机房供电效率，提高机柜设备密度，降低机房维护费用。同时，消除异常情况下(例如空调故障、业务量突然增加)出现的散热不足和供电不足等风险，提高业务可靠性。华为服务器的启动低功耗技术包括：硬盘错峰上电、刀片服务器错峰上电、CPU动态关核技术，确保服务器上电过程的功耗低于系统下的运行功耗，消除上电瞬间电流过大带来的供电风险。机械硬盘的电机起转spin-up功耗高出正常运行功耗的一倍以上，业界现有的功耗封顶措施无法控制spin-up功耗，所以对于多硬盘的服务器来说，如果没有实现错峰上电将导致功耗封顶失败，给机房供电带来巨大隐患。华为服务器的启动低功耗技术成功规避了上述风险，同时为用户节省了电费。华为服务器提供智能化节能热设计方案，通过遍布主要部件的传感器采集实时温度和功耗信息，配合环境温度和业务负载压力，实现风扇节能调速和精确送风。风扇调速采用MIMO （Multi-Input Multi-Output）多参数输入输出算法，按业务负载提供恰当的冷却风量，同时配合风扇分区调速，实现服务器整机功耗最低，噪声最小，避免使用单一的温度调速算法，或功耗高、噪声大，或器件高温、影响业务性能。华为服务器支持高性能虚拟化技术，虚拟化技术本身并不节能，但通过虚拟化可以大幅度提高服务器资源的利用

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