【cpufreq】之ACPI CPPC

Overview

参见 ACPI SPEC 章节:8.4.7 Collaborative Processor Performance Control

CPPC(Collaborative Processor Performance Control)是ACPI规范中定义的一套机制，让OS根据CPU负载情况主动管理CPU的性能，OS与firmware通过共享内存机制通信，firmware收到消息后把请求性能转换为相应实际频率。其中firmware一般跑在单独的mcu。

ACPI _CPC对象方法

_CPC描述了怎么控制和监控性能的通用方法。

参数含义

Highest Performance：单个core能达到的性能，需要在理想的条件下，比如要求其他core处于idle状态，整个chipset处于安全的工作温度下。
Nominal Performance：标称性能是所有core都能持续工作的最大性能水平。在没有外部约束(电源、热等)的情况下，预计能够持续保持的性能水平。
Reference Performance：参考时钟的频率性能。
Lowest Nonlinear Performance：在调压和调频共同作用下，功耗节省是非线性的，最低的频率。
Lowest Performance：功耗虽然比较低，通常会造成效率的损失。

Performance Feedback

为了确定CPU core的真实性能水平，OSPM会通过读取一组性能计数，参考性能计数和实际发生性能计数。通过以下公式就能计算真实的性能水平。
Armv8.4扩展中包括一个AMU模块，里面包含以下两个counter，可以用于计算性能。
Reference Performance Counter：代表一个固定时钟频率的计数器，比如100MHz
Delivered Performance Counter：代表core的实际的运行频率，计数是基于core的时钟翻转
这两个counter在core处于wfi/wfe时均不会工作

delivered_counter_delta = fbc_t2[del] - fbc_t1[del]
reference_counter_delta = fbc_t2[ref] - fbc_t1[ref]
delivered_perf = (refernce_perf x delivered_counter_delta) / reference_counter_delta

软件框架

• SCP配置PSU/DVFS/SCMI等模块，并启动定时器周期性的轮询fastchannel中的内容，产生DVFS事件
• OS通过根据负责变化，修改CPC中相应的desired performance内容
• 在ARM ATF阶段配置AMU为非安全，OS可直接读取AMU counter寄存器

kernel文件系统

CPPC文件路径：
/sys/devices/system/cpu/cpuX/acpi_cppc/

对于CPU X：

$ ls -lR  /sys/devices/system/cpu/cpu0/acpi_cppc/
/sys/devices/system/cpu/cpu0/acpi_cppc/:
total 0
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 feedback_ctrs
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 highest_perf
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 lowest_freq
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 lowest_nonlinear_perf
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 lowest_perf
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 nominal_freq
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 nominal_perf
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 reference_perf
-r--r--r-- 1 root root 65536 Mar  5 19:38 wraparound_time

问题

• 当core处于wfi/wfe时，amu计数器停止工作，这时计算出的性能等于其期望频率
  参考cppc_cpufreq.c文件中的函数cppc_perf_from_fbctrs

Reference

1. linaro视频 https://resources.linaro.org/en/resource/ddCcrnP8BEsCAasQrGiwrk
2. linaro pdf https://static.linaro.org/connect/lvc21/presentations/lvc21-219.pdf
3. kernel doc https://docs.kernel.org/admin-guide/acpi/cppc_sysfs.html