cpufreq.txt

   1 AUTHOR: Ken Moffat <ken@kenmoffat.uklinux.net>
   2 DATE: 2005-06-15
   3 LICENSE: MIT License
   4 SYNOPSIS: cpu frequency scaling using the kernel or powernowd.
   5 DESCRIPTION: With processors that support it (e.g. recent athlon64,
   6 many laptop processors), you can reduce the processor frequency, to
   7 reduce wasted energy or conserve battery power.
   8
   9 PREREQUISITES: 2.6.9 or later kernel, the bootscripts target LFS-6.1
  10
  11 HINT:
  12
  13
  14 Overview
  15 ________
  16
  17  Frequency scaling is an important part of increasing the battery life
  18 of notebooks,  but it also has a place in reducing power consumption,
  19 and thus waste heat, on desktops and servers.  Most CPUs that support
  20 it will have at least two valid frequency/voltage settings, e.g. my
  21 athlon64 Winchester 3200 (2.0 GHz) can run at approx 1.0 GHz, 1.8 GHz,
  22 and 2.0 GHz.  Give the ondemand governor a heavy load and the speed
  23 quickly ramps up.  After the load has fallen back, the speed will
  24 first fall to 1.8 GHz and then some seconds later to 1.0 GHz.
  25
  26  The kernel began by offering 'powersave' (slow) and 'performance'
  27 (fast) drivers, with a 'userspace' alternative to allow a daemon to
  28 dynamically change the frequency.  As of 2.6.9, an 'ondemand' driver
  29 was made available.  Other demand-based governors, such as
  30 'conservative', have been introduced in later kernels.
  31
  32  Meanwhile, the powernowd daemon was developed, see
  33 http://www.deater.net/john/powernowd.html - this will dynamically
  34 change the frequency as the load goes up and down.
  35
  36  It would seem that the 'ondemand' driver makes powernowd redundant,
  37 but some CPUs (like the ppc 7447) apparently have a very high
  38 transition latency which causes the ondemand governor to decline to
  39 manage them - on my 7447A the powersave and performance drivers
  40 ('governors') work, but trying to install 'ondemand' fails.  Equally,
  41 on a laptop powernowd will probably be a little quicker at dropping
  42 the speed, and can therefore give a little more battery life.
  43
  44  On x86 and x86_64 it appears that your bios has to support frequency
  45 scaling (typically labelled Cool'n'Quiet on boards with AMD CPUs) -
  46 after upgrading to a new mobo/cpu, I lost the ability to use both the
  47 'ondemand' governor and powernowd until I configured the bios properly.
  48
  49
  50 Kernel Configuration
  51 ____________________
  52
  53 On the Processor menu, select CPU Frequency scaling
  54
  55 Set the Default CPUFreq governor to userspace (the default is often
  56 'performance')
  57
  58 Select the governors you wish to use, typically 'performance',
  59 'powersave', and try 'ondemand'.  Feel free to select any other
  60 available governors.  I assume most people will want to build these
  61 governors in, rather than compiling them as modules.
  62
  63 Select the correct cpu-freq hardware driver (on a mac there is nothing
  64 further to select, on x86, choose from POWERNOW_K7, POWERNOW_K8,
  65 SPEEDSTEP_CENTRINO, and similar options).
  66
  67
  68 Testing
  69 _______
  70
  71 After you've booted the new kernel, you can test which of the kernel
  72 governors work.  As root, echo the governor name to
  73 /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor - presumably,
  74 people with SMP boxes need to try this for each CPU.  Then test the
  75 status of the command, e.g. with 'echo $?' - if the governor loaded,
  76 the status will be 0 and you can use that governor, otherwise the
  77 status will be 1.
  78
  79 You can view the current CPU frequency in /proc/cpuinfo.  To test the
  80 ondemand or other variable-speed governors, run something "expensive"
  81 (e.g. untar the gcc .bz2, or do a big compile) and repeatedly check
  82 the spead in the cpuinfo file.  You should find that it ramps up
  83 shortly after the load starts, and falls back a few seconds after the
  84 load drops. [ BUT, if you are in an xterm on a kernel > 2.6.12-rc5,
  85 see the ignore_nice line in my bootscript below. ]
  86
  87
  88 Bootscript for kernel cpufreq
  89 _____________________________
  90
  91 If one or more of the demand-based governors works for you, you're
  92 almost done, you just need to ensure the appropriate governor is
  93 loaded after you boot.  For my desktop box (athlon64) I use the
  94 following :
  95
  96 cat >>/etc/rc.d/init.d/cpufreq << EOF
  97 #!/bin/sh
  98
  99 . /etc/sysconfig/rc
 100 . ${rc_functions}
 101
 102 case "${1}" in
 103         start|demand)
 104                 boot_mesg "Enabling ondemand cpu frequency"
 105                 echo ondemand \
 106                 >/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
 107                 boot_mesg "ignoring niceness for ondemand"
 108                 echo 1 \
 109                 >/sys/boot/devices/system/cpu0/cpufreq/ondemand/ignore_nice
 110                 ;;
 111         powersave)
 112                 boot_mesg "Enabling powersave cpu frequency"
 113                 echo powersave \
 114                 >/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
 115                 ;;
 116         performance)
 117                 boot_mesg "Enabling performance cpu frequency"
 118                 echo performance \
 119                 >/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
 120                 ;;
 121         *)
 122                 echo "Usage: ${0} {start|demand|powersave|performance}"
 123                 exit 1
 124                 ;;
 125 esac
 126 EOF
 127
 128 chmod 754 /etc/rc.d/init.d/cpufreq
 129
 130 ln -s ../init.d/cpufreq /etc/rc.d/rcsysinit.d/S45cpufreq
 131
 132  Note that this allows me to set powersave or performance if I ever wish
 133 to, and that I just install this in rcsysinit.d so there is no 'stop'
 134 option.
 135
 136  The 'ignore_nice' ensures the old behaviour of ondemand for kernels
 137 newer than 2.6.12-rc5 : without this, anything I start in an xterm has a
 138 niceness of 10 and the kernel doesn't allow it to influence the cpu
 139 frequency.
 140
 141
 142 Powernowd
 143 _________
 144
 145
 146  This is based on 0.96.  Untar it, you'll notice the Makefile is
 147 described as -very- simple.  Unfortunately, it installs into /usr/sbin
 148 - on a laptop, you probably want to bring it up as part of the boot
 149 process, so I think it belongs in /sbin.  The easy way to do that is
 150
 151  make && install -m 755 powernowd /sbin
 152
 153  There is an example powernowd.init in the package, which could be
 154 adapted for the bootscript, using variations of "dyn" (dynamic), "low",
 155 "high" - I go with something a little simple - dynamic frequency
 156 control at all times:
 157
 158 Bootscript for powernowd
 159 ________________________
 160
 161 cat >>/etc/rc.d/init.d/powernowd << EOF
 162 #!/bin/sh
 163
 164 . /etc/sysconfig/rc
 165 . ${rc_functions}
 166
 167 case "${1}" in
 168         start)
 169                 boot_mesg "Starting powernowd"
 170                 loadproc /sbin/powernowd
 171                 ;;
 172         status)
 173                 boot_mesg "Starting powernowd"
 174                 statusproc /sbin/powernowd
 175                 ;;
 176         stop)
 177                 boot_mesg "Starting powernowd"
 178                 killproc /sbin/powernowd
 179                 ;;
 180         *)
 181                 echo "Usage: ${0} {start|status|stop}"
 182                 exit 1
 183                 ;;
 184 esac
 185 EOF
 186
 187 chmod 754 /etc/rc.d/init.d/powernowd
 188
 189 ln -s ../init.d/powernowd /etc/rc.d/rcsysinit.d/S45powernowd
 190 ln -s ../init.d/powernowd /etc/rc.d/rc0.d/K45powernowd
 191 ln -s ../init.d/powernowd /etc/rc.d/rc6.d/K45powernowd
 192
 193 ACKNOWLEDGEMENTS:
 194 _________________
 195
 196 Barry Shilliday for bringing the scaling_governors to my attention
 197 in an article in PC Plus magazine.
 198
 199 Eric Piel for explaining how to restore the old behaviour for the
 200 ondemand governor.
 201
 202
 203 CHANGELOG:
 204 __________
 205
 206 2005-07-12      First version.
 207
 208
 209 Updated versions of this hint may be found at
 210 http://www.kenmoffat.uklinux.net/hints/
 211