Gestione della CPU: le transazioni tra gli stati P

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Nella trattazione degli argomenti inerenti all’ACPI, oggi parliamo della transizione tra due stati P: essa comporta una variazione di frequenza e di voltaggio secondo step prefissati dal costruttore, tipicamente a passi di 200MHz e piccole frazioni di Volt (0,025V-0.050V).

Ogni transizione richiede dei tempi dipendenti dalla propagazione dei segnali e dalla stabilizzazione delle tensioni dei circuiti della CPU e del generatore di clock: è chiaro che negli istanti “sprecati” per le transizioni non sarà possibile effettuare computazioni, quindi sarà necessario gestire al meglio gli eventi che le determinano, legando quindi le variazioni al carico di lavoro richiesto al sistema operativo.

Quanto appena detto non significa che ad ogni minima richiesta al sistema operativo questo passi ad uno stato più vicino a P0 altrimenti ci troveremmo ad affrontare un numero sconsiderato di transizioni.

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Gestione della CPU: perchè ricorrere agli stati P?

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La gestione degli stati P, secondo quanto prescritto dagli standard ACPI, è affidata quindi al sistema operativo, che sfrutta le tecnologie messe a disposizione dalle varie CPU: Enhanced SpeedStep per Intel, PowerNow! e Cool’n'Quiet per AMD, PowerSaver per VIA.

La domanda fondamentale adesso è: perchè ricorrere agli stati P?

La risposta è semplice: difficilmente, forse mai, l’utente medio si trova a richiedere il 100% della potenza di calcolo di un processore. Ciò implica che gli intervalli di inattività sono molto ampi e per questo vale la pena studiare un sistema efficace ed efficiente che sia in grado di scalare la frequenza e il voltaggio del processore. In questo modo si potrà ottenere, a lungo termine, un cospicuo risparmio energetico, fattore prioritario nei sistemi portabili, in particolare nei notebook.

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Gli stati P del processore definiti dall’ACPI

Dopo aver descritto i C-states, procediamo ora alla trattazione dei temi legati all’ACPI parlando invece dei P-states, legati ai livelli di alimentazione e performance della CPU.

I P-States hanno luogo solo all’interno di C0 e D0 in quanto si manifestano solo quando il dispositivo CPU è nello stato operativo.

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Gli stati C del processore definiti dall’ACPI

Gli stati del processore descritti dalle specifiche ACPI sono classificati in due categorie: stati operativi e power-performance states.

In questo post analizzeremo i primi, meglio conosciuti come C-states, con i quali ci si riferisce al funzionamento globale della CPU, ovvero gli stati legati alla sua attività o inattività, alimentazione o spegnimento fisico; essi sono descritti qui di seguito:

  • C0: stato operativo;
  • C1, “Halt”: non vengono eseguite istruzioni; la CPU può tornare allo stato C0 quasi istantaneamente;
  • C2, “Stop-Clock”: la CPU è attiva e visibile, ma il clock è fermo; necessita di un po’ più di tempo rispetto a C1 per tornare allo stato C0.

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