Prozessortaktung
Dieser Artikel wurde für die folgenden Ubuntu-Versionen getestet:
Dieser Artikel ist größtenteils für alle Ubuntu-Versionen gültig.
Hinweis:
Je nach Prozessortyp stehen gegebenenfalls nicht alle in diesem Artikel beschriebenen Abfrage- und Einstellmöglichkeiten zur Verfügung.
Zum Verständnis dieses Artikels sind folgende Seiten hilfreich:
Linux bietet die Möglichkeit, die Taktfrequenz des Prozessors (CPU) auszulesen und wenn notwendig, auch zu modifizieren bzw. den aktuellen Bedürfnissen (an die Rechenleistung) anzupassen. Dies wird normalerweise vollautomatisch erledigt.
Während die Taktfrequenzstufen und -grenzen durch die Hardware vorgegeben sind, entscheidet ein sogenannter "(Scaling-)Governor", wie die Taktfrequenz automatisch geregelt bzw. konkret angepasst wird. Dieser Artikel gibt Hinweise für manuelle Eingriffe.
Wer nicht zuerst den kompletten Artikel lesen möchte, findet im Abschnitt Links ein einfaches Shellskript, das die wichtigsten Informationen zur CPU, Governor, Taktfrequenz etc. im Terminal anzeigt.
Arbeitsweise der Governors¶
Governor | Beschreibung |
ondemand (Standard bei den meisten Systemen) | Die CPU-Frequenz wird den aktuellen Bedürfnissen an die Rechenleistung angepasst. Dabei wird die CPU-Frequenz u.U. sprunghaft angehoben oder abgesenkt. |
conservative | Die CPU-Frequenz wird den aktuellen Bedürfnissen an die Rechenleistung angepasst. Die Taktfrequenz wird aber Schritt-für-Schritt angehoben bzw. abgesenkt. |
performance | Die CPU läuft permanent auf der höchsten erlaubten Taktfrequenz. |
powersave | Die CPU läuft permanent auf der niedrigsten erlaubten Taktfrequenz. |
userspace | Dies ist kein Kernel-eigener Governor, vielmehr wird ein Governor im Userspace verwendet, wie z.B. powernowd. |
Hinweis:
Auch wenn die Bezeichnungen der Taktstufen anderes suggerieren, spart man bei powersave
nicht unbedingt Strom! Im normalen Desktop-Betrieb sorgt powersave
dafür, dass der Prozessor später in den "Schlafmodus" fällt, weil er langsamer rechnet und daher entsprechend länger braucht. Der Schlafmodus spart aber wesentlich mehr Energie als die niedrigste Taktfrequenz. powersave
ist nur dann sinnvoll, wenn die CPU voll ausgelastet ist (z.B. Videokodierung, aufwendige Spiele) und man dabei Strom sparen muss. Oder wenn ein Lüfter lärmt, der zu Ungunsten der Systemleistung langsamer drehen und damit leiser werden soll.
In allen anderen Fällen heisst die stromsparendste Variante - auch bei Laptops im Akku-Betrieb - ondemand.
Taktfrequenzanpassung beeinflussen¶
Für die Regelung der Taktstufen hat man zwei Möglichkeiten: grafisch mit GUI oder im Terminal.
GNOME¶
Zur grafischen Anzeige und Änderung der Frequenzen und Anpassungsmechanismen kann man das Programm cpufreq-selector nutzen, welches in der Regel in der Standardinstallation von Ubuntu (GNOME) enthalten ist. Der entsprechende Paketname lautet [1]:
gnome-applets
Nun führt man einem Rechtsklick auf das GNOME Panel aus und wählt dann "Zum Panel hinzufügen → Überwachen der Prozessortaktstufen". Dort sollte dann im Leerlauf (bei "ondemand") immer die niedrigst mögliche Frequenz angezeigt werden.
Mit einem Linksklick auf das Applet kann man die Taktstufen-Anpassung auch selbst verändern. So kann man beispielsweise die Taktrate fest auf den niedrigsten Wert einstellen. Klickt man zum ersten Mal auf einen der Werte, so muss ein Administrator des Systems diesen Vorgang erlauben. Das Ändern der Taktraten für alle anderen Benutzer kann bis Ubuntu 8.04 Hardy Heron über den (einmaligen) Befehl
sudo chmod +s /usr/bin/cpufreq-selector
erlaubt werden.
Ab Ubuntu 8.10 Intrepid Ibex genügt es, das Applet zur Leiste hinzuzufügen. Beim ersten Änderungswunsch erscheint eine Abfrage zum Entsperren. Hier kann dann der derzeit aktive Benutzer nach Eingabe des eigenen Passwortes die Einstellungen vornehmen.
Hinweis:
Unter Ubuntu 9.10 Karmic Koala gibt es Probleme mit diesem Applet. Hier hilft folgender Workaround: mit Root-Rechten die Datei /var/lib/polkit-1/localauthority/50-local.d/gnome-cpufreq.pkla anlegen und diese Zeilen einfügen:
[Allow users to set the CPU frequency]
Identity=unix-group:<Benutzername>
Action=org.gnome.cpufreqselector
ResultAny=no
ResultInactive=no
ResultActive=yes
<Benutzername>
muss durch den eigenen Benutzernamen ersetzt werden!
Voreinstellung ändern¶
Allerdings gilt das, was man hier einstellt, nur bis zum nächsten Neustart oder Aufwachen aus dem Standby. Wacht der Rechner wieder auf, so ist diese Einstellung wieder auf "Ondemand" gesetzt. Die Voreinstellung des gnome-power-managers kann mit dem GNOME Konfigurationseditor [5] bearbeitet werden. Dort findet man eine Einstellungsmöglichkeit für den Betrieb am Netzteil
"apps → gnome-power-manager → cpufreq → policy_ac"
und einen zugehörigen Schlüssel für den Batteriebetrieb.
"apps → gnome-power-manager → cpufreq → policy_battery"
Die verfügbaren Richtlinien zum Einstellen der Frequenz werden im nächsten Abschnitt erläutert. Achtung: diese Schlüssel fehlen unter Ubuntu 9.10 Karmic Koala.
Experten-Info:
cpufreq-selector kann auch über die Kommandozeile gesteuert werden. Die Option -g
legt den Governor fest, die Option -f
die Frequenz in kHz. Die Option -c
bezeichnet die CPU, für die die Einstellung gilt.
GNOME: emifreq-applet¶
Für GNOME gibt es noch die Möglichkeit, die Prozessortaktfrequenz mit Hilfe des emifreq-applet 🇬🇧 im GNOME Panel zu ändern. Dazu installiert man folgendes Paket:
emifreq-applet (universe [2], nur bis Ubuntu 9.04 Jaunty Jackalope)
und fügt das Applet dem Panel hinzu.
Anschließend wird die aktuelle Prozessortemperatur angezeigt, fährt man mit dem Mauszeiger über das Icon des Applets, so wird die aktuelle Taktfrequenz angezeigt. Klickt man mit der linken Maustaste auf das Icon, kann man zwischen verschiedenen Taktfrequenzen wählen. Die Einstellmöglichkeiten via emifreq-applet sind im Vergleich zu den Möglichkeiten der Einstellung "von Hand" zwar eingeschränkt, in der Regel jedoch völlig ausreichend.
KDE¶
Unter KDE gibt es die Möglichkeit, über Solid bzw. dessen solidshell den Prozessortakt zu beeinflussen. Um den "Governor" zu wechseln , öffnet man ein Terminal [3] und verwendet den Befehl
solidshell power set cpufreq ondemand
um den "Ondemand Governor" zu setzen.
Xfce¶
Auch unter Xubuntu können native Panel-Applets genutzt werden. Dazu fügt man dem Panel via ein neues Element "CPU Frequency Monitor", "CPUFreq" oder "Governor Plugin" hinzu. Die Paketnamen lauten [1]:
xfce4-cpu-freq-plugin (universe [2], Anzeige und Änderung der Taktfrequenz)
xfce4-cpufreq-plugin (universe, nur Anzeige der Taktfrequenz)
xfce4-governor-plugin (universe, Anzeige und Änderung des Governors)
Alternativ ist es auch möglich, durch Installation des Pakets
xfce4-xfapplet-plugin
GNOME Panel-Applets unter Xfce auszuführen.
Hintergrundinfos und Einstellung im Terminal¶
Daten zur CPU-Frequenz auslesen¶
Alle relevanten Daten zur Taktfrequenz der CPU (wie z.B. mögliche Taktfrequenzen, aktuelle Taktfrequenz, Strategie für Taktfrequenzwechsel etc.) befinden sich in einem Unterverzeichnis von /sys. Dies ist keine "festes" Verzeichnis wie z.B. /usr oder /home, sondern wird bei jedem Systemstart bzw. zur Laufzeit dynamisch angelegt. Der Linux-Kernel legt in diesem Verzeichnis viele Systeminformationen ab. Um die Daten der CPU-Frequenz auszulesen, hilft das Verzeichnis /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq weiter.
Hinweis:
Hat man ein Mehrprozessorsystem, so existieren auch die Unterverzeichnisse .../cpu1/... , .../cpu2/... etc., je nach Anzahl der Prozessoren. Im Folgenden beziehen sich alle Beispiele auf die erste CPU (also cpu0
). Alle Angaben sind aber 1:1 auf die anderen CPUs übertragbar.
Lässt man sich mit
ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/
den Inhalt dieser Verzeichnisse ausgeben, erhält man eine Ausgabe wie z.B.
affected_cpus ondemand scaling_driver stats cpuinfo_cur_freq scaling_available_frequencies scaling_governor cpuinfo_max_freq scaling_available_governors scaling_max_freq cpuinfo_min_freq scaling_cur_freq scaling_min_freq
ondemand (der Name ist abhängig vom gerade verwendeten Governor) und stats sind Verzeichnisse, alles andere sind Textdateien, welche bestimmte Informationen zur CPU bzw. zur Taktfrequenz enthalten. Fast alle Dateien können ohne weiteres mit cat in einem Terminal [3] angezeigt werden.
Soll z.B. die maximal mögliche CPU-Frequenz ausgelesen werden:
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_max_freq
1400000
Die Ausgabe erfolgt in KHz, d.h. diese CPU hat einen maximalen Takt von 1,4 GHz.
Details zum laufenden Governor¶
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
conservative
ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/conservative/
down_threshold ignore_nice_load sampling_rate sampling_rate_min freq_step sampling_down_factor sampling_rate_max up_threshold
Über diese Dateien kann zusätzlich das Verhalten des Governors im Detail beeinflusst werden. Dies wird weiter unten beschrieben (Manuelle Änderungen vornehmen). Interessierte können die entsprechenden Informationen auch unter Weiterführende Informationen nachlesen.
Taktfrequenzgrenzen des Prozessors¶
Datei | enthält Info zu |
cpuinfo_cur_freq | Die aktuelle Taktfrequenz der CPU. |
cpuinfo_max_freq | Die maximale Taktfrequenz der CPU. |
cpuinfo_min_freq | Die minimale CPU-Frequenz. |
Taktfrequenzgrenzen des Governors¶
Die Taktfrequenzwechsel müssen nicht unbedingt innerhalb der durch die Hardware (CPU) vorgegebenen Grenzen erfolgen, die Grenzen für die Governor werden über folgende Dateien im Verzeichnis /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq festgesetzt:
Datei | enthält Info zu |
scaling_available_frequencies | Gibt alle möglichen Frequenzen der CPU aus. |
scaling_max_freq | Maximal (für den Governor) erlaubte Frequenz; muss nicht zwangsläufig identisch mit cpuinfo_max_freq sein! |
scaling_min_freq | Minimale (für den Governor) erlaubte Frequenz; muss nicht zwangsläufig identisch mit cpuinfo_min_freq sein! |
scaling_cur_freq | Aktuell vom Governor eingestellte Taktfrequenz |
Statistik über Taktfrequenzwechsel¶
Einige Statistiken zu den Frequenzwechseln enthält /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/stats:
ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/stats/
time_in_state total_trans trans_table
Den Dateien können folgende Informationen entnommen werden:
Datei | enthält Info zu |
time_in_state | Wie lange wurde mit welcher Taktfrequenz gearbeitet |
total_trans | Anzahl der Taktwechsel |
trans-table | Übersicht, wie oft von welcher Frequenz auf welche andere Frequenz gewechselt wurde |
Beispiel:
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/stats/time_in_state
1400000 53513 1200000 2616 1000000 2400 800000 2840 600000 1208171
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/stats/total_trans
5477
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/stats/trans_table
From : To : 1400000 1200000 1000000 800000 600000 1400000: 0 282 258 291 1549 1200000: 52 0 12 12 206 1000000: 48 0 0 14 208 800000: 52 0 0 0 265 600000: 2228 0 0 0 0
Manuelle Änderungen vornehmen¶
Artikel für fortgeschrittene Anwender
Dieser Artikel erfordert mehr Erfahrung im Umgang mit Linux und ist daher nur für fortgeschrittene Benutzer gedacht.
Achtung!
Die unüberlegte oder unvorsichtige Änderung von Dateien, welche die CPU-Taktfrequenz beeinflussen, kann im schlimmsten Fall zur Beschädigung der Hardware führen!
Governor und Frequenzgrenzen ändern¶
Manuell lassen sich folgende Änderungen vornehmen:
maximal erlaubte obere Taktfrequenz
minimal erlaubte untere Taktfrequenz
zu verwendener Governor
Hinweis:
Die Umleitung über tee ist für das Wechseln des Governors notwendig, da ein direktes echo conservative > /sys/... nicht erlaubt ist und mit einer Fehlermeldung beendet wird.
Die Änderungen lassen sich per echo in die entsprechende Datei schreiben. Im folgenden Beispiel wird zuerst der aktuelle Governor abgefragt, dann die möglichen Alternativen und anschließend der Governor von "ondemand" auf "conservative" gesetzt:
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
ondemand
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_governors
powersave userspace ondemand conservative performance
echo conservative | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
conservative
Zu bedenken ist, dass die Änderung flüchtig ist, d.h. nach einem Neustart des Rechners muss die gewünschte Änderung erneut vorgenommen werden. Oder man nutzt die folgende Anleitung:
Einstellung bei Systemstart festlegen¶
Mit Hilfe der sysfsutils lassen sich Einträge im Verzeichnis /sys bei Systemstart vornehmen. So ist es z.B. auch möglich, den Governor festzulegen, ohne jedesmal den Befehl echo <Option> | sudo tee ...
aufrufen zu müssen.
Dazu muss man das Paket
sysfsutils (universe, [2])
installieren. Anschließend bearbeitet oder ergänzt man in der Konfigurationsdatei /etc/sysfs.conf in einem Editor mit Root-Rechten [4]. Um z.B. den "Ondemand Governor" festzulegen und den minimalen CPU-Takt auf 1,0 Ghz, ergänzt man folgende Zeilen:
devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor = ondemand devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_min_freq = 1000000
Hinweis:
Hat man einen Mehrkernprozessor, so müssen die entsprechenden Einträge natürlich auch für die weiteren CPUs vorgenommen werden.
Kernel-Module¶
Die in diesem Artikel besprochenen Funktionen setzen voraus, dass ein entsprechendes Kernelmodul zur Taktfrequenzanpassung für den Prozessor geladen ist. Ob dies der Fall ist, lässt sich über den Befehl
lsmod |less
feststellen (beenden mit q).
In der Übersicht sollte, je nach Prozessor, eines der folgenden Module auftauchen:
Prozessortyp | Kernel-Modul |
Intel Prozessoren neuerer Generation, bei korrekter ACPI-Implementierung | acpi-cpufreq |
Intel Centrino (Kompatibilitätsmodus) | speedstep-centrino |
Intel Pentium 4 (und teilweise neuere) | p4-clockmod |
Intel Pentium-III M | speedstep-ich |
AMD | je nach Modellreihe powernow-k6, powernow-k7 oder powernow-k8 |
Mainboards mit Nforce2-Chipsatz | cpufreq_nforce2 |
In manchen Fällen - gerade bei Notebooks - kann es vorkommen, dass das BIOS falsche ACPI-Tabellenwerte zurückliefert. Dann kann es sein, dass entweder kein Modul geladen wurde oder ein anderes nötig ist. Benutzer mit einem Intel Core Duo können bei Problemen unter Umständen Abhilfe schaffen, indem sie das Kernel-Modul p4-clockmod laden.
Ein Kernel-Modul wird mit
sudo modprobe -v modulname
geladen. Näheres zum Umgang mit Modulen erfährt man unter Kernelmodule.
Nach dem Laden des richtigen Moduls sollte das Heruntertakten funktionieren. Wenn nicht, dann kann vielleicht noch ein BIOS-Update/-Downgrade (bekannte Bugs beim BIOS von Asus Mainboards; siehe Forum) oder der Artikel acpi-fix helfen.
Weiterführende Informationen¶
Weitere Informationen zu den verschiedenen Governors, den Dateien im Verzeichnis /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq und manuellen Eingriffsmöglichkeiten enthält die Kernel-Dokumentation. Diese kann über folgendes Paket installiert werden [1]:
linux-doc
Die entsprechenden Dokumente befinden sich dann im Verzeichnis /usr/share/doc/linux-doc-KERNELVERSION/Documentation/cpu-freq, wobei die KERNELVERSION je nach System variiert.
Probleme und Lösungen¶
ab Ubuntu 9.04¶
Per Design - it's a feature, not a bug - wird der Rechner mit dem Governor performance
gestartet. Nach kurzer Zeit (wenige Minuten) übernimmt dann der Dienst ondemand die Aufgabe, den Governor ondemand
zu aktivieren. Damit ist Ubuntu in der Lage, den Systemstart zu beschleunigen, während der Prozessor im normalen Betrieb dynamisch geregelt wird. Allerdings können Probleme mit manchen CPUs auftreten, die auf performance
bleiben (zur Ursache siehe /var/log/kern.log). Der Dienst ondemand kann auch Schuld sein, wenn eigene Einstellungen (z. B. über /etc/rc.local) wieder überschrieben bzw. zurückgesetzt werden.
Speziell beim Pentium 4 kann der Einsatz eines userspace
-Governors wie powernowd in Kombination mit dem Kernelmodul p4-clockmod
helfen. Damit powernowd funktioniert, müssen noch die Start-/Stop-Level von ondemand angepasst werden:
sudo update-rc.d -f ondemand remove sudo update-rc.d ondemand stop 20 2 3 4 5 . stop 20 0 1 6 .
Das Panel-Applet cpufreq-selector unter GNOME sollte dann nur noch zur Kontrolle verwendet werden. Obwohl einzelne Taktstufen frei wählbar sind, bewirkt die Auswahl von "Conservative" und "Ondemand" einen Rückfall auf "Performance" ("Powersave" funktioniert). Dann muss powernowd neu gestartet werden:
sudo powernowd
Links¶
powernowd - Artikel zum PowerNow-Daemon
laptop-mode-utils - Taktfrequenz etc. eines (Laptop-) Computers kontrollieren
Strom sparen - weitere Maßnahmen, um (am Laptop) Strom zu sparen
Shell Skript zum schnellen Anzeigen der möglichen CPU-Frequenzen, verfügbarer Governors etc.
Speedstepping mit Coppermine CPU - wie man auch dem Pentium III Coppermine Speedstepping entlocken kann
Powersave heißt nicht Energie sparen 🇩🇪 - Blogeintrag von Christoph Langner 06/2009