1. 20分でわかった事にする
Power Management
cpuidle編
@magoroku15 最底辺活動家

2. Androidzaurusのつぶやき
使用未許諾
• われらの恐竜先生、販売日にTegra 3のタブ
レットをご購入
• 買った、直後の勉強会にてustream送出マ
シンとして華麗にデビュー
• 独自の視点での解析 -お約束ですね-

3. Android Zairusの日記
使用未許諾

4. GovernorはInteractive
What dose this mean?
Governor?

5. Power management ちょー入門
• 家庭のパワーマネジメント
– 照明はコマメに消す
– 冷房は設定温度を高めに
→住人が決める・操作する
• CPUのパワーマネジメント
– 不要なものは止める
– 処理速度と落とす
→どうやって決めるのか？操作するの
か？

6. UNIX/BSD/Mac/Linux
App
System call
動かすプロセスが無いとidleを呼ぶ
KERNEL
idle
HDD

7. BSD 4.3
GENERIC/locore.c
1498 .globl Idle
1499 Idle: idle:
1500 mtpr $0,$IPL # must allow interrupts here
1501 tstl _whichqs # look for non-empty queue
1502 bneq sw1
1503 brb idle

8. Tegraのidle
Kernel_V9_4_2_7/arch/arm/mach-tegra
static int tegra_cpuidle_register_device(unsigned int cpu) // cpuidleへの登録
{
:
state->enter = tegra_idle_enter_lp2;
:
}
static inline void tegra_idle_lp2(struct cpuidle_device *dev,
struct cpuidle_state *state)
{
#ifdef CONFIG_ARCH_TEGRA_2x_SOC // tegra2の場合
tegra2_idle_lp2(dev, state);
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_TEGRA_3x_SOC // tegra3の場合
tegra3_idle_lp2(dev, state);
#endif
}

9. Tegra3のidle
Kernel_V9_4_2_7/arch/arm/mach-tegra/sleep.S
void tegra3_idle_lp2(struct cpuidle_device *dev,
struct cpuidle_state *state)
{
s64 request = ktime_to_us(tick_nohz_get_sleep_length());
bool last_cpu = tegra_set_cpu_in_lp2(dev->cpu);
cpu_pm_enter();
if (last_cpu && (dev->cpu == 0)) // CPU0だけ別扱い
tegra3_idle_enter_lp2_cpu_0(dev, state, request);
else
tegra3_idle_enter_lp2_cpu_n(dev, state, request);
cpu_pm_exit();
tegra_clear_cpu_in_lp2(dev->cpu);
}

10. Tegra3のidle
Kernel_V9_4_2_7/arch/arm/mach-tegra/sleep.S
ENTRY(tegra_cpu_wfi)
cpu_id r0
cpu_to_halt_reg r1, r0
cpu_to_csr_reg r2, r0
mov32 r0, TEGRA_FLOW_CTRL_VIRT
mov r3, #FLOW_CTRL_CSR_INTR_FLAG | FLOW_CTRL_CSR_EVENT_FLAG
str r3, [r0, r2] @ clear event & interrupt status
mov r3, #FLOW_CTRL_WAIT_FOR_INTERRUPT | FLOW_CTRL_JTAG_RESUME
str r3, [r0, r1] @ put flow controller in wait irq mode
dsb
wfi
mov r3, #0
str r3, [r0, r1] @ clear flow controller halt status
mov r3, #FLOW_CTRL_CSR_INTR_FLAG | FLOW_CTRL_CSR_EVENT_FLAG
str r3, [r0, r2] @ clear event & interrupt status
dsb
mov pc, lr
ENDPROC(tegra_cpu_wfi)

11. WFI Wait For Interrupt
• ARMの命令
• 割り込が発生するまで、CPUを低電力モード
で命令の実行を止める
• 眠りの深さ/寝起きの良さ
– 深く眠ると
• 電力低減効果大/寝起きは悪い
• もっさり
– 浅く眠ると
• 電力低減効果小/寝起きは良い
• さくさく
• WFIを呼ぶ前に眠りの深さを指定する

12. おっと
• この時点でTegraのStateを理解していない
事に気づく
• Flow controllerって何？

13. Omap3のidle
int __init omap3_idle_init(void)
{
:
state->enter = (state->flags & CPUIDLE_FLAG_CHECK_BM) ?
omap3_enter_idle_bm : omap3_enter_idle;
:
}
static int omap3_enter_idle(struct cpuidle_device *dev,
struct cpuidle_state *state)
{
:
}

14. omap3のＣ-ステート
#define OMAP3_STATE_C1 0 /* C1 - MPU WFI + Core active */
IDLE
昼寝
#define OMAP3_STATE_C2 1 /* C2 - MPU WFI + Core inactive */
#define OMAP3_STATE_C3 2 /* C3 - MPU CSWR + Core inactive */
#define OMAP3_STATE_C4 3 /* C4 - MPU OFF + Core iactive */
#define OMAP3_STATE_C5 4 /* C5 - MPU RET + Core RET */
#define OMAP3_STATE_C6 5 /* C6 - MPU OFF + Core RET */
#define OMAP3_STATE_C7 6 /* C7 - MPU OFF + Core OFF */
爆睡

15. ステートの指定はどうするの？
• CPUIdle Framework
– ＣＰＵ依存のCステート
– Governor(統治者)によるポリシーベースの管理
– /sys/power/cpuidle_deepest_state
– /sys/proc/pm_prepwstst
• Governor
– “ladder”,”menu”
– drivers/cpuidle/governors

16. cpuidleの構成
/sys/devices/syste/cpu/cpuidle ユーザレベル
インターフェース
menu ladder Governor
Cpuidle アーキ無依存
Generic cpuidle
omap3-cpuidle tegra2-cpuidle tegra3-cpuidle Cpuidle アーキ依存

17. cpuidle
• 実行可能なプロセスがない状態を管理
– 昔は単純な停止orループ
– ARMでは命令を追加して明にidleを通知 WFI
– WFIを呼ぶ前に、寝る深さC-Stateを指定
• 標準でLadderとmenuのGovernor
– ユーザプログラムで統計情報から指定も可
• 他の省電力機能もcpuidleを起点に動作

18. 他のフレームワーク
• cpufreq
– 動作周波数を変更
– 電源電圧も合わせて変更
• runtime_pm
– SoC内部コアを機能単位ごとに停止するヒントを
管理
– SoC内の機能毎にusecountを用意し、idleのタイミ
ング未使用の機能を止める
– Beagle のpm_branchで実機評価可能
• cpuhotplug
– cpuidleのC-state変更をCPU単位に拡張

19. 上級者向けの話題
• Runtime_PM
– http://elinux.org/OMAP_Power_Management
– http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/khilman/l
inux-omap-pm.git
• BeagleboardでSleep時の電流を8mWにした
話
– http://groups.google.com/group/beagleboard/bro
wse_thread/thread/197a8ef6b46cc828
– 回路を改造して、ボード上のコントローラの
電源供給を止める

20. おわり