CPU 频率调节
CPU 性能调节 使操作系统能够升高或降低 CPU 频率，以节省电能或提高性能。调节可以根据系统负载自动完成、响应 ACPI 事件进行调整，或由用户空间程序手动更改。
Linux 内核通过 CPUFreq 子系统提供 CPU 性能调节，该子系统定义了两个抽象层
默认情况下会自动选择调节驱动和调节器，但用户空间工具（如 cpupower、acpid、Laptop Mode Tools）或为您的桌面环境提供的 GUI 工具仍可用于高级配置。
用户空间工具
i7z
i7z 是一个用于 Linux 的 i7（现在也支持 i3、i5、i7、i9）CPU 报告工具。可以通过命令 i7z 从终端启动，也可以通过 i7z-gui 作为 GUI 启动。
turbostat
turbostat 可以显示现代 Intel 和 AMD CPU 的频率、功耗、空闲状态和其他统计信息。
cpupower
cpupower 是一组用户空间实用程序，旨在协助 CPU 频率调节。使用调节功能不需要此软件包，但强烈建议使用，因为它提供了有用的命令行实用程序和一个 systemd 服务，用于在启动时更改调节器。
cpupower 的配置文件位于 /etc/default/cpupower。此配置文件由 /usr/lib/systemd/scripts/cpupower 中的 bash 脚本读取，该脚本由 systemd 通过 cpupower.service 激活。您可能需要启用 cpupower.service 以在启动时启动。
thermald
thermald 是一个 Linux 守护程序，用于防止 Intel CPU 过热。此守护程序使用 P 状态、T 状态和 Intel power clamp 驱动程序主动控制散热参数。thermald 也可用于较旧的 Intel CPU。如果最新的驱动程序不可用，则守护程序将恢复为 x86 型号特定寄存器和 Linux “cpufreq 子系统”来控制系统散热。
默认情况下，它使用可用的 CPU 数字温度传感器监控 CPU 温度，并将 CPU 温度保持在受控范围内，以防止硬件采取激进的纠正措施。如果散热 sysfs 中有皮肤温度传感器，则它会尝试将皮肤温度保持在 45 摄氏度以下。
在 Tiger Lake 笔记本电脑（例如 Dell Latitude 3420）上，据报道此守护程序比其他方式释放了更多性能。
相关的 systemd 单元是 thermald.service，应启动和启用。有关更多信息，请参见 thermald(8)。
power-profiles-daemon
来自 power-profiles-daemon 的 powerprofilesctl 命令行工具通过 power-profiles-daemon 服务处理电源配置文件（例如，平衡、省电、性能）。GNOME 和 KDE 也提供了用于配置文件切换的 图形界面；请参阅以下内容
有关用法、用例以及与类似项目的比较的更多信息，请参见项目 README。
启动/启用 power-profiles-daemon 服务。请注意，当启动 powerprofilesctl 时，它也会尝试启动该服务（请参见 dbus.service 的单元状态）。
tuned
tuned 是一个用于监视和自适应调整系统设备的守护程序。它可以配置 GPU 电源模式、PCIe 电源管理、设置 sysctl 设置、调整内核调度等等；一个也配置系统中电源管理方面的守护程序。
从 2.23.0 版本开始，该项目附带 tuned-ppd，一个用于为 power-profiles-daemon 编写的程序的兼容层，例如以下程序
有关为什么应该使用 tuned 而不是 power-profiles-daemon 的原因，请参见 Fedora 的提案，以将其替换为 tuned。有关相反的论点，请参见 [3]。
启动/启用 tuned 守护程序服务。为了与 power-profiles-daemon 兼容，还请启动/启用 tuned-ppd 服务。要从命令行控制 tuned，请使用 tuned-adm 来查看、设置和推荐配置文件。
/etc/tuned/ppd.conf 中配置。要设置每当程序选择 power-profiles-daemon 配置文件时使用的 tuned 配置文件，请编辑该文件，其中包含所有 power-profiles-daemon 模式和电池检测。cpupower-gui
cpupower-gui-gitAUR 是一个旨在协助 CPU 频率调节的图形实用程序。GUI 基于 GTK，旨在提供与 cpupower 相同的选项。cpupower-gui 可以启用或禁用核心，并更改每个核心的最大/最小 CPU 频率和调节器。该应用程序通过 polkit 处理权限授予，并允许 wheel 用户组中的任何登录用户更改频率和调节器。有关 cpupower-gui.service 和 cpupower-gui-user.service 的更多信息，请参见 cpupower-gui systemd 单元。
gnome-shell-extension-cpupower
gnome-shell-extension-cpupower-gitAUR 是一个 GNOME Shell 扩展，可以更改最小/最大 CPU 频率并启用/禁用频率加速。
auto-cpufreq
auto-cpufreqAUR 是一个基于对笔记本电脑电池状态、CPU 使用率、CPU 温度和系统负载的活动监控的 Linux 自动 CPU 速度和电源优化器。
调节驱动
调节驱动实现了由调节器指定的频率的 CPU 特定细节。严格来说，ACPI 标准要求 电源性能状态 (P 状态)，从 P0 开始，性能逐渐降低。此功能在 Intel 上称为 SpeedStep，在 AMD 上称为 PowerNow!。
但在实践中，处理器提供了指定特定频率的方法，而不是限制于固定的 P 状态，这是调节驱动处理的。
cpupower 需要驱动程序才能知道原生 CPU 的限制
| 驱动程序 | 描述 |
|---|---|
acpi_cpufreq |
CPUFreq 驱动程序，它利用 ACPI 处理器性能状态。此驱动程序还支持 Intel Enhanced SpeedStep（以前由已弃用的 speedstep_centrino 模块支持）。对于 AMD Ryzen，它仅提供 3 种频率状态。 |
amd_pstate |
此驱动程序有三种模式，分别对应于 CPU 硬件的不同自主程度：active（主动）、passive（被动）和 guided（引导）。自内核版本 6.5 起，在受支持的 CPU（Zen 2 及更新版本）上自动使用 “active mode”（主动模式）下的 amd_pstate CPU 电源调节驱动程序。有关详细信息，请参见 #amd_pstate。 |
amd_pstate_epp |
此驱动程序实现了由 amd_pstate=active 选择的调节驱动程序，并带有适用于 AMD Ryzen（某些 Zen 2 及更新版本）处理器的内部调节器。 |
cppc_cpufreq |
基于 ACPI CPPC 系统的 CPUFreq 驱动程序（请参见 #协同处理器性能控制）。AArch64 系统上的常见默认设置。也适用于现代 x86，但 intel_pstate 和 amd_pstate 驱动程序更好。 |
intel_cpufreq |
从内核 5.7 开始，intel_pstate 调节驱动程序为不支持硬件管理的 P 状态 (HWP) 的 CPU（即 Intel Core i 第 5 代或更早版本）选择 “passive mode”（被动模式），也称为 intel_cpufreq。此 “passive”（被动）驱动程序的行为类似于 Intel CPU 上的 ACPI 驱动程序，只不过它没有 ACPI 的 16 状态限制。 |
intel_pstate |
此驱动程序为 Intel Core（Sandy Bridge 及更新版本）处理器实现了一个带有内部调节器的调节驱动程序。对于这些处理器，它会自动使用，而不是下面的其他驱动程序。此驱动程序优先于其他驱动程序，并且是内置的，而不是模块。intel_pstate 可以通过 intel_cpufreq 驱动程序以 “passive mode”（被动模式）运行，用于较旧的 CPU。如果在使用此驱动程序时遇到问题，请将 intel_pstate=disable 添加到您的内核行，以便恢复使用 acpi_cpufreq 驱动程序。 |
p4_clockmod |
用于 Intel Pentium 4/Xeon/Celeron 处理器的 CPUFreq 驱动程序，它通过跳过时钟来降低 CPU 温度。（您可能想要改用 speedstep_lib。） |
pcc_cpufreq |
此驱动程序支持 Hewlett-Packard 和 Microsoft Corporation 的处理器时钟控制接口，该接口在某些 ProLiant 服务器上很有用。 |
powernow_k8 |
用于 K8/K10 Athlon 64/Opteron/Phenom 处理器的 CPUFreq 驱动程序。自 Linux 3.7 起，对于更现代的 AMD CPU，将自动使用 'acpi_cpufreq'。 |
speedstep_lib |
用于支持 Intel SpeedStep 的处理器（主要是 Atom 和较旧的 Pentium）的 CPUFreq 驱动程序 |
要查看可用模块的完整列表，请运行
$ ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/
加载相应的模块（有关详细信息，请参见内核模块）。加载相应的 cpufreq 驱动程序后，可以通过运行以下命令显示有关 CPU 的详细信息
$ cpupower frequency-info
设置最大和最小频率
在某些情况下，可能需要手动设置最大和最小频率。
要设置最大时钟频率（clock_freq 是一个带单位的时钟频率：GHz、MHz）
# cpupower frequency-set -u clock_freq
要设置最小时钟频率
# cpupower frequency-set -d clock_freq
要设置 CPU 以指定频率运行
# cpupower frequency-set -f clock_freq
- 要仅针对单个 CPU 核心进行调整，请附加
-c core_number。 - 可以在
/etc/default/cpupower中设置调节器、最大和最小频率。
或者，您可以手动设置频率
# echo value | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_max_freq
可用值可以在 /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_available_frequencies 或类似位置找到。 [4]
配置频率加速
某些处理器支持在适当的散热条件下，在短时间内将其频率提高到高于正常最大频率。在 Intel 处理器上，这称为 Turbo Boost，在 AMD 处理器上，这称为 Turbo-Core。
通过 sysfs 设置 (intel_pstate)
intel_pstate 具有特定于驱动程序的接口，用于禁止处理器进入 turbo P 状态
# echo 1 > /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/no_turbo
通过 sysfs 设置 (其他调节驱动)
对于 intel_pstate 以外的调节驱动程序，如果驱动程序支持加速，则 /sys/devices/system/cpu/cpufreq/boost 属性将存在，并且可用于禁用/启用加速。
要禁用加速，请运行
# echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/boost
要启用加速，请运行
# echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/boost
通过 x86_energy_perf_policy 设置
在 Intel 处理器上，x86_energy_perf_policy 也可用于配置 Turbo Boost
# x86_energy_perf_policy --turbo-enable 0
amd_pstate
amd_pstate 具有三种操作模式：CPPC autonomous（自主）模式、CPPC non-autonomous（非自主）模式和 CPPC guided autonomous（引导自主）模式。官方支持的内核 构建时使用 CONFIG_X86_AMD_PSTATE_DEFAULT_MODE=3，这意味着它们的默认模式是 active（主动）模式。可以使用内核参数 amd_pstate=active、amd_pstate=passive 或 amd_pstate=guided 更改此设置。要恢复为 acpi_cpufreq 驱动程序，请改为设置 amd_pstate=disable。
- 主动模式
active模式由amd_pstate_epp（Energy Performance Preference，能量性能偏好）驱动程序实现。在此模式下，当软件想要将 CPPC 固件偏向性能 (0x0) 或能效 (0xff) 时，amd_pstate_epp驱动程序会向硬件提供提示。- 被动模式
passive模式由amd_pstate驱动程序实现。在此模式下，驱动程序根据当前工作负载以及在不影响生活质量的情况下可以容忍多少性能下降来定义所需的性能。- 引导模式
guided模式由amd_pstate驱动程序实现。在此模式下，amd_pstate驱动程序请求最小和最大性能级别，平台自主选择此范围内的性能级别，并适合当前工作负载。
the _CPC object is not present in SBIOS or ACPI disabled 错误。将 Enable CPPC（通常在 AMD CBS > NBIO > SMU > CPPC 中找到）从 Auto 更改为 Enabled，或 UEFI 中的任何类似设置。如果它们不存在，请查阅供应商网站以获取更新，或检查主板是否具有显示高级 UEFI 选项的隐藏方式。调节器
调节器是决定 CPU 所需频率的电源方案。有些请求恒定频率，有些则实现算法以根据系统负载动态调整。内核中包含的调节器有
intel_pstate 和 amd_pstate 在主动模式下除外，它们以 powersave 和 performance 的形式提供伪调节器。请参见下面的 #自主频率调节。| 调节器 | 描述 |
|---|---|
| performance | 以最大频率运行 CPU，从 /sys/devices/system/cpu/cpuX/cpufreq/scaling_max_freq 获取。 |
| powersave | 以最小频率运行 CPU，从 /sys/devices/system/cpu/cpuX/cpufreq/scaling_min_freq 获取。 |
| userspace | 以用户指定的频率运行 CPU，可通过 /sys/devices/system/cpu/cpuX/cpufreq/scaling_setspeed 配置。 |
| ondemand | 根据当前负载动态调节频率。跳到最高频率，然后随着空闲时间增加可能退回。 |
| conservative | 根据当前负载动态调节频率。比 ondemand 更渐进地调节频率。 |
| schedutil | 调度程序驱动的 CPU 频率选择 [5]、[6]。 |
根据调节驱动程序，默认情况下会加载以下调节器之一
schedutil自 Linux 4.9.5 起- 对于使用
intel_pstate和amd_pstate驱动程序的 Intel 和 AMD CPU，分别为内部powersave调节器（请参见上面的注释，它等效于schedutil）。
要激活特定的调节器，请运行
# cpupower frequency-set -g governor
- 要仅针对单个 CPU 核心进行调整，请在上面的命令中附加
-c core_number。 - 激活调节器需要加载特定的内核模块（名为
cpufreq_governor）。从内核 3.4 开始，这些模块会自动加载。
或者，您可以手动在每个可用的 CPU 上激活调节器
# echo governor | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
$ watch cat /sys/devices/system/cpu/cpu[0-9]*/cpufreq/scaling_cur_freq
调优 ondemand 调节器
有关详细信息，请参见内核文档。
切换阈值
要设置步进到另一个频率的阈值
# echo -n percent > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/governor/up_threshold
要设置步进到另一个频率的阈值
# echo -n percent > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/governor/down_threshold
采样率
采样率确定调节器检查以调整 CPU 的频率。sampling_down_factor 是一个可调参数，当 CPU 处于最高时钟频率时，它会乘以采样率，从而延迟负载评估并提高性能。sampling_down_factor 的允许值为 1 到 100000。此可调参数对较低 CPU 频率/负载下的行为没有影响。
要读取该值（默认值 = 1），请运行
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/ondemand/sampling_down_factor
要设置该值，请运行
# echo -n value > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/ondemand/sampling_down_factor
使更改永久生效
自 Linux 5.9 起，可以设置 cpufreq.default_governor 内核选项。[7] 要在启动时设置所需的调节参数，请配置 cpupower 实用程序并启用其 systemd 服务。或者，可以使用 systemd-tmpfiles 或 udev 规则。
自主频率调节
Intel 和 AMD 都定义了一种方法，让 CPU 根据 (1) 系统的性能范围和 (2) 指定偏好的性能/电源提示来决定自己的速度。完全自主模式在以下情况下激活
amd_pstate设置为 “active”（主动）— 需要 CPU 和 BIOS 中的 CPPC 支持，intel_pstate设置为 “active”（主动）且 硬件 P 状态 (HWP) 可用（即 Sandy Bridge 及更新版本）— 开箱即用。
主动调节的最重要特征是，只有两个调节器似乎可用，powersave 和 performance。但是，它们的工作方式完全不像其正常的对应物：这些级别被转换为 CPU 内部调节器的能量性能偏好提示。因此，它们都提供动态调节，类似于 schedutil 或 ondemand 通用调节器，主要在延迟方面有所不同。对于 Intel HWP，performance 算法应该提供比旧的 ondemand 调节器更好的节能功能。
Intel active, non-HWP
令人困惑的是，intel-pstate 驱动程序具有一种 “active”（主动）模式，该模式在没有 CPU 主动决策的情况下工作。当内核 cmdline 强制 “active”（主动）模式但 HWP 不可用或禁用时，将启用此模式。它仍然只会提供 powersave 和 performance，但驱动程序本身以类似于 schedutil 和 performance 的方式进行调节（即，它保持在最大 P 状态）。与被动 intel-pstate 相比，此模式没有真正的优势。
设置 EPP
可以使用可用的 sysfs 接口选择介于两者之间的提示。AMD 和 Intel 之间的接口是相同的，其中文件 /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/energy_performance_preference 描述了当前偏好，而 /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/energy_performance_available_preferences 提供了可用偏好列表。也可以传递一个介于 0（偏向性能）和 255（偏向电源）之间的数字。为没有 EPP 的 Intel CPU 提供了回退实现，将字符串转换为 EPB 级别（在下一节中描述），但在数字上失败。
x86_energy_perf_policy 仅在 Intel CPU 上支持通过 --hwp-epp 开关配置 EPP 提示。它通过直接访问机器特定寄存器 (MSR) 工作，MSR 在 Intel 和 AMD 之间有所不同。该程序还可以使用频率乘数范围限制 HWP 频率范围。
要使用 x86_energy_perf_policy(8) 启用硬件 P 状态
# x86_energy_perf_policy -H 1 # x86_energy_perf_policy -U 1
协同处理器性能控制
现代 CPU 的功耗不再仅仅取决于频率或电压设置，因为有些模块可以根据需要打开。协同处理器性能控制 (CPPC) 是 ACPI 5.0 提供的 P 状态替代方案。处理器不再定义静态频率级别表，而是提供许多抽象的性能级别，操作系统从中选择这些级别。有两个优点
- 不再有 16 个 P 状态条目的限制；典型的 CPU 提供数百个级别可供选择。
- 当不使用某些部分（例如向量 FPU）时，CPU 可以为性能级别提供更高的频率（例如加速）。
另一方面，弹性频率会破坏频率不变的利用率跟踪，这对于 schedutil 的快速频率变化非常重要。许多厂商特定的方法已被用于在 CPPC 下使频率保持静态，其中大部分成功案例来自 arm64 架构。
cppc_cpufreq 是通用的 CPPC 调频驱动。当 Zen 3 MSR 不可用时，amd_pstate 也使用 ACPI CPPC 来管理 CPU 频率——这种方法也称为“共享内存”，其延迟高于 MSR。
Intel 性能和能耗偏好提示
Intel 性能和能耗偏好提示 (EPB) 是 Intel CPU 提供的一个接口，允许用户空间指定所需的功耗-性能权衡，范围从 0（最高性能）到 15（最高节能）。EPB 寄存器是另一层独立于频率调节运作的性能管理。它影响 P 状态和 C 状态选择的积极程度，并通知影响能耗的内部模型特定决策。
常用值及其别名，如 sysfs 和 x86_energy_perf_policy(8) 所识别的那样，有
| EPB 值 | 字符串 |
|---|---|
| 0 | performance |
| 4 | balance-performance |
| 6 | normal, default |
| 8 | balance-power |
| 15 | power |
通过 sysfs 设置
可以使用 sysfs 属性设置 EPB
# echo epb | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/power/energy_perf_bias
通过 x86_energy_perf_policy 设置
# x86_energy_perf_policy --epb epb
通过 cpupower 设置
通过 cpupower
# cpupower set -b epb_value
与 ACPI 事件的交互
用户可以配置调频策略（governors），以便根据不同的 ACPI 事件自动切换，例如连接 AC 适配器或关闭笔记本电脑盖子。下面给出一个简单的例子；但是，可能值得阅读关于 acpid 的完整文章。
事件在 /etc/acpi/handler.sh 中定义。如果安装了 acpid 软件包，则该文件应该已经存在并且是可执行的。例如，要将调频策略从 performance 更改为 conservative，当 AC 适配器断开连接时，并在重新连接时改回
/etc/acpi/handler.sh
[...]
ac_adapter)
case "$2" in
AC*)
case "$4" in
00000000)
echo "conservative" >/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
echo -n $minspeed >$setspeed
#/etc/laptop-mode/laptop-mode start
;;
00000001)
echo "performance" >/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
echo -n $maxspeed >$setspeed
#/etc/laptop-mode/laptop-mode stop
;;
esac
;;
*) logger "ACPI action undefined: $2" ;;
esac
;;
[...]
故障排除
BIOS 频率限制
某些 CPU/BIOS 配置可能难以扩展到最大频率或完全扩展到更高的频率。这很可能是由 BIOS 事件引起的，这些事件告诉操作系统限制频率，导致 /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/bios_limit 设置为较低的值。
要么您只是在 BIOS 设置实用程序中进行了特定设置（频率、散热管理等），要么您可以责怪有缺陷/过时的 BIOS，或者 BIOS 可能有充分的理由自行限制 CPU 频率。
类似的原因可能是（假设您的机器是笔记本电脑），电池已移除（或即将耗尽），因此您仅使用交流电源。在这种情况下，较弱的交流电源可能无法提供足够的电力来满足整个系统的极端峰值需求，并且由于没有电池辅助，这可能导致数据丢失、数据损坏，甚至在最坏的情况下硬件损坏！
并非所有 BIOS 在这种情况下都限制 CPU 频率，但例如，大多数 IBM/Lenovo Thinkpad 都会这样做。请参阅 thinkwiki 以获取更多关于此主题的 thinkpad 相关信息。
如果您检查过不仅仅是奇怪的 BIOS 设置，并且您知道自己在做什么，您可以让内核忽略这些 BIOS 限制。
- 请确保您已阅读并理解以上部分。CPU 频率限制是 BIOS 的一项安全功能，您不应需要绕过它。
- 不 建议这样做，并且可能会严重损坏您的硬件：使用风险自负。 [8]
设置 processor.ignore_ppc=1 内核参数。为了临时尝试，请将 /sys/module/processor/parameters/ignore_ppc 中的值从 0 更改为 1。
某些系统使用另一种机制来限制 CPU 频率，例如，在没有电池或非官方电源适配器的情况下运行时。请参阅 Lenovo ThinkPad T480#CPU stuck at minimum frequency，了解如何在 Intel CPU 中操作 BD PROCHOT 位，以及 Dell XPS 15 (9560)#General slowness & stuttering，了解替代修复方案。它不仅适用于 Lenovo ThinkPad T480，也是 Dell XPS 型号（如 XPS15 9550 和 XPS15 9560）中的常见问题。该位也是至少某些基于 Intel 的 MacBook 在未连接电池时以最低 CPU 频率运行的原因。