蜗窝科技

linux cpufreq framework(5)_ARM big Little driver

作者：wowo 发布于：2015-11-10 22:04 分类：电源管理子系统

也许大家会觉得奇怪：为什么Linux kernel把对ARM big·Lttile的支持放到了cpufreq的框架中？

众所周知，ARM的big·Little架构，也称作HMP（具体可参考“Linux CPU core的电源管理(2)_cpu topology”中相关的介绍），通过在一个chip中封装两种不同类型的ARM core的方式，达到性能和功耗的平衡。这两类ARM Core，以cluster为单位，一类为高性能Core（即big core），一类为低性能Core（即Little core），通过它们的组合，可以满足不同应用场景下的性能和功耗要求，例如：非交互式的后台任务、或者流式多媒体的解码，可以使用低功耗的Little core处理；突发性的屏幕刷新，可以使用高性能的big core处理。

那么问题来了，Linux kernel怎么支持这种框架呢？

注1：本文很多理论性的表述，或多或少的理解并翻译自：“http://lwn.net/Articles/481055/”，感兴趣的读者可以自行阅读。

注2：本文基于linux-3.18-rc4内核，其它版本内核可能会稍有不同。

阅读全文>>

标签: Linux ARM cpufreq hmp big little

评论(35) 浏览(20330)

Linux CPU core的电源管理(5)_cpu control及cpu hotplug

作者：wowo 发布于：2015-9-19 21:39 分类：电源管理子系统

由“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”的描述可知，kernel cpu control位于“.\kernel\cpu.c”中，是一个承上启下的模块，负责屏蔽arch-dependent的实现细节，向上层软件提供控制CPU core的统一API（主要包括cpu_up/cpu_down等接口的实现）。本文将基于这些API，从上到下，分析CPU core从启动到关闭的整个过程（主要是CPU hotplug），进一步理解系统运行过程中CPU core电源管理相关的行为。

注1：其实这一部分已经不属于电源管理的范畴了，而是系统级的软件行为（boot、调度、电源管理等等），之所以放到这里讲述，主要原因是，这些复杂行为的背后，目的只有一个----节电。因此，本文只会focus在CPU core power状态切换的过程上，涉及到得其它知识，如进程调度，只会一笔带过。

阅读全文>>

标签: Linux cpu hotplug cpu_up cpu_down smpboot

评论(17) 浏览(42650)

linux cpufreq framework(4)_cpufreq governor

作者：wowo 发布于：2015-8-23 21:15 分类：电源管理子系统

由“linux cpufreq framework(3)_cpufreq core”的描述可知，cpufreq policy负责设定cpu调频的一个大致范围，而cpu的具体运行频率，则需要由相应的cufreq governor决定（可自行调节频率的CPU除外，后面会再详细介绍）。那到底什么是cpufreq governor？它的运行机制是什么？这就是本文要描述的内容。

阅读全文>>

标签: Linux governor cpufreq

评论(33) 浏览(21484)

linux cpufreq framework(3)_cpufreq core

作者：wowo 发布于：2015-7-30 20:58 分类：电源管理子系统

前文（Linux cpufreq framework(2)_cpufreq driver）从平台驱动工程师的角度，简单的介绍了编写一个cpufreq driver的大概步骤。但要更深入理解、更灵活的使用，必须理解其内部的实现逻辑。

因此，本文将从cpufreq framework core的角度，对cpufreq framework的内部实现做一个简单的分析。

阅读全文>>

标签: Linux core cpufreq

评论(10) 浏览(23068)

Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops

作者：wowo 发布于：2015-7-17 22:15 分类：电源管理子系统

由“ARMv8-a架构简介”中有关的介绍可知，ARMv8（包括ARMv7的一些扩展）引入了Virtualization、Security等概念。在这些概念之下，传统的CPU boot、shutdown、reset、suspend/resume等操作，不再那么简单和单纯。因此，ARM将这些底层操作抽象为一些operations，在以统一的方式向上层软件提供API的同时，可以根据不同的场景，有不同的实现。这就是本文要描述的cpu ops。

注1：由“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”的描述可知，cpu ops属于arch-dependent的部分，本文基于ARM64平台。

阅读全文>>

标签: Linux SMP cpu operations spin_table psci

评论(20) 浏览(33767)

Linux cpufreq framework(2)_cpufreq driver

作者：wowo 发布于：2015-6-19 22:27 分类：电源管理子系统

本文从平台驱动工程师的角度，介绍怎么编写cpufreq驱动。

注1：本文基于linux-3.18-rc4内核，其它版本内核可能会稍有不同。

阅读全文>>

标签: Linux driver cpufreq

评论(5) 浏览(23485)

linux cpufreq framework(1)_概述

作者：wowo 发布于：2015-6-13 22:20 分类：电源管理子系统

linux kernel主要通过三类机制实现SMP系统CPU core的电源管理功能：

1）cpu hotplug。根据应用场景，enable/disable CPU core，具体可参考“Linux CPU core的电源管理(4)_cpu control”。

2） cpuidle framework。在没有进程调度的时候，让CPU core进入idle状态，具体可参考“cpuidle framework系列文章”。

3） cpufreq framework。根据使用场景和系统负荷，调整CPU core的电压（voltage）和频率（frequency），具体可参考本文以及后续cpufreq相关的。

对CPU core来说，功耗和性能是一对不可调和的矛盾，通过调整CPU的电压和频率，可以在功耗和性能之间找一个平衡点。由于调整是在系统运行的过程中，因此cpufreq framework的功能也称作动态电压/频率调整（Dynamic Voltage/Frequency Scaling，DVFS）。

本文主要从功能说明和软件架构两个角度介绍cpufreq framework。

阅读全文>>

标签: Linux cpufreq dvfs hmp

评论(16) 浏览(34766)

Linux电源管理(15)_PM OPP Interface

作者：wowo 发布于：2015-6-4 21:54 分类：电源管理子系统

本文是分析cpufreq framework之前的一篇前置文章，用于介绍Linux电源管理中的Operating Performance Point (OPP)接口。

OPP是一个单纯的软件library，用于归纳、管理各个硬件模块的、可工作的｛频率｝/ ｛电压｝组合。它不涉及任何硬件，也没有复杂的逻辑，再加上Kernel document（Documentation/power/opp.txt ）描述的非常清晰，因此本文只是简单的从功能和API两个方便介绍OPP，不再分析其source code及内部实现逻辑。

阅读全文>>

标签: Linux PM Power opp

评论(12) 浏览(22342)

Linux CPU core的电源管理(2)_cpu topology

作者：wowo 发布于：2015-5-30 21:58 分类：电源管理子系统

在“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”中，我们多次提到SMP、CPU core等概念，虽然硬着头皮写下去了，但是蜗蜗对这些概念总有些似懂非懂的感觉。它们和CPU的进化过程息息相关，最终会体现在CPU topology（拓扑结构）上。因此本文将以CPU topology为主线，介绍CPU有关（主要以ARM CPU为例）的知识。

另外，CPU topology除了描述CPU的组成之外，其主要功能，是向kernel调度器提供必要的信息，以便让它合理地分配任务，最终达到性能和功耗之间的平衡。这也是我将“cpu topology”归类为“电源管理子系统”的原因。

阅读全文>>

标签: SMP cpu topology SMT NUMA

评论(22) 浏览(36611)

Linux CPU core的电源管理(1)_概述

作者：wowo 发布于：2015-4-30 21:20 分类：电源管理子系统

在SMP（Symmetric Multi-Processing）流行起来之前的很长一段时间，Linux kernel的电源管理工作主要集中在外部设备上，和CPU core相关的，顶多就是CPU idle。但随着SMP的普及，一个系统中可用的CPU core越来越多，这些core的频率越来越高，处理能力越来越强，功耗也越来越大。因此，CPU core有关的电源管理，在系统设计中就成为必不可少的一环，与此有关的思考包括：

对消费者（一些专业应用除外）而言，这种暴增的处理能力，是一种极大的浪费，他们很少（或者从不）有如此高的性能需求。但商家对此却永远乐此不疲，原因无外乎：

1）硬件成本越来越低。

2）营销的噱头。

3）软件设计者的不思进取（臃肿的Android就是典型的例子），导致软件效率低下，硬件资源浪费严重。以至于优化几行代码的难度，甚至比增加几个cpu核还困难。

在这种背景下，CPU core的电源管理逻辑，就非常直接了：根据系统的负荷，关闭“多余的CPU性能”，在满足用户需求的前提下，尽可能的降低CPU的功耗。但CPU的控制粒度不可能无限小，目前主要从两个角度实现CPU core的电源管理功能：

1）在SMP系统中，动态的关闭或者打开CPU core（本文重点介绍的功能）。

2）CPU运行过程中，动态的调整CPU core的电压和频率（将在其它文章中单独分析）。

本文将以ARM64为例，介绍linux kernel CPU core相关的电源管理设计。

阅读全文>>

标签: Linux PM core cpu

评论(22) 浏览(42402)