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2019年4月1日

簡易CPU消費電力測定

簡易的にCPUの消費電力を測ってみました。測定ポイントはATX電源とACコンセントの間です。要はワットチェッカーでPC全体の消費電力を測っています。

アイドル状態から1スレッド、2スレッド、と負荷を増やし、
(負荷時の消費電力) - (アイドル時の消費電力) =CPUの消費電力
と見なしています。負荷には仮想通貨のマイニングソフトのベンチマークモードを使っています。それなりに複雑な計算と、スレッド数の制御が容易いので便利です。

Ryzen 7 2700のTDPは65Wなのに、消費電力が70W以上に計算されるところからわかるように、消費電力は若干多めに出ています。おそらくCPUの負荷に連動して冷却ファンが回ること、ATX電源の変換効率が負荷によって変わること、などが原因だと思われます。


スレッド数と消費電力

Ryzen 7 2700は8コア16スレッドですが、5スレッドを超えた辺りから、フルパワーの消費電力とあまり差がなくなります。


スレッド数と電力効率

またW辺りの計算効率(kH/s・W)を計算すると、16並列が一番効率が良いです。逆に5〜6スレッド程度だと効率が悪いです。中途半端な並列度で計算するくらいなら、16スレッドフルに使いきれということですね。

コア優先で割り当てたらどうなるか?

上記の実験方法を見て「スレッドをどのCPUに張り付けるかを制御しなくても良いのか?」疑問に感じた方、さすがです。手抜きしていたことがバレましたね。

マイニングソフトのコードを見たら、ちょいと改造すれば簡単にスレッドのaffinityを設定できそうだったので、改造してもう一度測りました。

まずRyzen 7 2700はSMT構成になっていまして、1コアが2スレッド実行可能(OSからは1コア =2 CPUとして扱う)です。私の環境Debian Testingだと、

  • CPU 0: コア0スレッド0
  • CPU 1: コア0スレッド1
  • CPU 2: コア1スレッド0
  • CPU 3: コア1スレッド1
  • ...

以上のように割り当たるようです。ここで素直にCPU 0から順にスレッドのaffinityを設定すると、1つのコアに2スレッドずつ張り付きます。どういうことかと言いますと、4スレッド起動したとき、コア0とコア1に2スレッドずつ張り付いて、他の6コアはヒマになるということです。これはあまり効率が良くなさそうですよね?

今回の測定では、コアを使い切ることを優先してスレッドを割り当てました。当然ながら16スレッドの性能は変わらないのですが、途中の傾向が少し変わります。


スレッド数と消費電力、コア優先割り当て

消費電力は4コアの時点でピークにかなり近くなります。8コアじゃないのは何ででしょうね?2コアがペアで電源制御されているんでしょうか……?


スレッド数と電力効率、コア優先割り当て

電力効率は8スレッドが最大で、16スレッドに向かってやや下がります。SMTの特徴が出ている感じがします。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。多少修正。

編集者:すずき(2019/04/02 00:33)

コメント一覧

  • hdkさん(2019/04/02 22:48)
    去年Ryzen 7 1700で測りましたがやはりTDPより少し高めでした: http://www.e-hdk.com/diary/d201808b.html#15-1
  • すずきさん(2019/04/05 11:03)
    どの CPU というかシステムでも同じ傾向ですね。CPU の消費電力だけ測れているわけではないですし、そんなもんかなーと思いました。
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2019年3月31日

ROCKPro64のシリアル文字化け - 真因発見か?

目次: ROCK64/ROCKPro64

ROCKPro64のシリアル文字化け問題に進展がありました。結論から先に言えば、現在のlinux-nextのI/Oドメインaudio_gpio3d4a_msの電圧設定が間違っていそうです。直したらシリアルの波形が綺麗になりました。

RK3399はI/Oドメイン(正式な名前かどうか知らない)といって、いくつかの出力ピンがグループになっています。グループごとに電源ピンがあり、電源ピンに何Vを供給しているか設定する必要があるようです。audio_gpio3d4a_msドメインの電源はAPIO5_VDD端子です。

要はAPIO5_VDD端子に1.8Vを供給するなら、audio_gpio3d4a_msドメインの設定も1.8Vにする必要があり、APIOD5_VDD端子に3.0Vを供給するなら、audio_gpio3d4a_msドメインの設定も3.0Vにする必要があります。

ROCKPro64の回路図を見ると、P.4のPower Domain Mapというページにaudio_gpio3d4a_msには電源IC(RK808)のVLDO7が繋がっていて、1.8Vだと書いてあります。linux-nextはこの記述を見て設定していると思われます。

しかしP.16の回路図を見ると、APIO5_VDD端子にはVCC_3V0(その先はVLDO8)という3.0V出力ピンが繋がっています。つまりROCKPro64の回路図は自己矛盾しています。


APIO5_VDDの配線図


VCC_3V0の配線図

配線ミスってるとか、そんなのありかよ……と思いつつP.16の回路図を信じることにして、audio_gpio3d4a_msを3.0V設定にするパッチをLKMLに送りました。

偉そうに書いていますが、私はP.16の回路図には全く気づいておらず、LKMLのナイスガイ達に助けられました。ありがたいことです。

関係ないドメインなのに、なぜ影響するのか?

UART2信号が出ているGPIO4_C3ピンはgpio1830_gpio4cdドメインに属しており、audio_gpio3d4a_msドメインでは「ない」です。にも関わらず、なぜかaudio_gpio3d4a_msドメインの設定ミスでUART2の波形がおかしくなります。

Power Domain Mapと回路図の意図を整理すると、Power Domain Mapの設計は、下記の通りです。

  • audio_gpio3d4a_ms - APIO5_VDD - VCCA1V8_CODEC - VLDO7
  • gpio1830_gpio4cd - APIO4_VDD - VCC1V5 - VLDO6, VCC3V0_IO - VLDO8

一方の回路図はというと、全然接続が違いますし、端子がなかったりします。

  • VCCA1V8_CODEC - VLDO7
  • VCC_1V5 - VLDO6
  • VCC3V0_IO存在しない
  • audio_gpio3d4a_ms - APIO5_VDD - VCC3V0 - VLDO8
  • gpio1830_gpio4cd - APIO4_VDD - VCC3V0 - VLDO8


VLDO系の配線図

推測ですが、意図せずに2つのドメインで電源ラインVLDO8を共有したために、audio_gpio3d4a_msドメインの設定ミスが、gpio1830_gpio4cd側のドライブ能力に影響していると思われます。

VLDO8に想定してない負荷が掛かっているような気がしますが、大丈夫なんですかね……??まあ、コスパ重視だし、趣味のおもちゃですから、燃えたり爆発したりしなければ問題ないのかな。

(補足)audio_gpio3d4a_msドメインの設定は、GRF_IO_VSELレジスタ(アドレス0xff77e640)のビット1です。

編集者:すずき(2020/10/30 00:50)

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2019年3月30日

GCCがない世界はどうなるか?

目次: GCC

世界からgccがなくなるとどうなるのか?と思ったので、試してみました。その世界では、少なくともターゲットとなる実機上でセルフコンパイルが可能になるまで、別の環境(例えばPCなど)で、

  • clang
  • クロスコンパイル

を用いて世界を構築する必要があります。何もかも試すのは不可能なので、必要最小限の要素として、

  • ブートローダー(U-Boot)
  • カーネル(Linux)
  • libc(glibc, newlib)

を試すことにします。

最近はclangとgccは互換性も高いし、楽勝でしょ〜などと生半可な知識で楽観視していましたが、実際やると何かもう全然ダメです。そもそもx86向けのビルドが成功しません。クロスコンパイルなんか以ての外です。

RISC-Vの人たちがGCCに真っ先に対応して、LLVMを放置している理由はこれかなあ?特にGNU, Linux系システムをビルドしようと思ったら、LLVMだけでは話にならないのでは……??

U-Boot

まずはU-Bootです。

U-Bootをclangでビルド
$ make CC=clang defconfig
$ make CC=clang

うまくいきました。さすが!ARMとかAArch64向けなら、U-Bootは良い選択肢のはずです。RISC-Vは違うブートローダを使うので意味ありませんけど。

Linux

次はLinuxです。

Linuxをclangでビルド
$ make CC=clang defconfig
$ make CC=clang
HOSTCC scripts/asn1_compiler
HOSTCC scripts/extract-cert
Compiler lacks asm-goto support.
make: *** [arch/x86/Makefile:298: checkbin] Error 1

序盤でコケます。どうしたら良いんでしょう、これ。回避方法が見当たりません。

libc (glibc)

glibcをclangでビルド
$ mkdir build
$ cd build
$ ../configure --prefix="/usr" CC=clang
...
configure: error:
*** These critical programs are missing or too old: compiler
*** Check the INSTALL file for required versions.

まずconfigureが通りません。門前払いです。どうもclangを使ったとき、configureはGCC 3.x系だと思うようで、そんな古いコンパイラはダメよ?と怒られてしまいます。どうしろと。

libc (newlib)

GNU系列のglibcはclangに対応するとは思えませんし、newlibなら何とかしてくれるはず。

newlibをclangでビルド
$ mkdir build
$ cd build
$ ../newlib/configure --disable-multilib CC=clang CXX=clang++
...
In file included from ../../../newlib/libc/ssp/gets_chk.c:39:
In file included from /home/katsuhiro/share/projects/oss/newlib-cygwin/newlib/libc/include/limits.h:132:
In file included from /usr/lib/llvm-7/lib/clang/7.0.1/include/limits.h:37:
/usr/include/limits.h:145:5: error: function-like macro '__GLIBC_USE' is not defined
#if __GLIBC_USE (IEC_60559_BFP_EXT)
^
1 error generated.

ええ、そう思っていた時代が私にもありました。救世主だと勝手に思っていましたが、まさかのコンパイルできず。

注意

いずれの手順もCC=clangを付けなければ(=GCCを使えば)成功することは確かめていますが、私の実行したビルド手順が正しい保証はありません。

GCC → clangへの切り替えを行う際に「CC=clangを付ける」が正しい手順とは限らないからです。ソフトウェアによってはclang専用に別のビルド手順が存在するかもしれません。

ビルド失敗していることからもわかる通り、私は正しいビルド手順は発見できていません。知っていたらぜひ教えて欲しいです……。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。いろいろ追記した。

編集者:すずき(2023/09/24 11:43)

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2019年3月29日

LLVM IRの作り方

目次: LLVM

いつも忘れるので、C言語のコードから、オブジェクトコード、LLVM IRビットコード、LLVM IR、アセンブラを生成する方法をメモしておきます。

C Source (.c) -> Object code (.o)

$ clang --target=riscv64 a.c -c -o a.o

C Source (.c) -> LLVM IR (.ll)

$ clang -c -S -emit-llvm a.c

C Source (.c) -> LLVM IR bitcode (.bc)

$ clang -c -emit-llvm a.c

LLVM IR (.ll) -> Assembly code (.S)

$ llc --march=riscv32 a.ll

LLVM IR (.ll) -> Object code (.o)

$ llc --march=riscv32 -filetype=obj a.ll
編集者:すずき(2023/09/24 09:15)

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2019年3月28日

マンガ紹介

目次: マンガ紹介

お気に入りのマンガ紹介シリーズ。

マンガ紹介 その1

こわもてかわもて(1巻)(アマゾンへのリンク

子育ては奥さんにまかせきりで子供の扱いが良くわからない「こわもて」の爺ちゃん龍之介と、突然帰ってきた「かわもて」の孫の虎々(ことら)のコメディマンガ。

虎々のフリーダム加減は、よつばと!に似てるけど、周りの大人のキャラが違うので、作品としてはそんなに似てない気がする。今後が楽しみ。

マンガ紹介 その2

我が驍勇(ぎょうゆう)にふるえよ天地〜アレクシス帝国興隆記〜(2巻)(アマゾンへのリンク

自国の貴族の罠により、故郷を隣国に攻め落とされ、親しい人も帰るべき地も失った王子が、英雄となり新たな帝国を築く(たぶん、タイトルから推測して)。王道の戦記物です。

主人公は不幸な生い立ちですが、復讐の鬼にはならず、器のデカさを感じます。2巻の時点ではまだまだ序盤ですから、今後はわからないですけども。画も迫力あっていい感じです。今後が楽しみです。

タイトルは最近あまり見ない厳つい感じですね。

異世界転生物に多いのですが、
「〜したら〜でした」
「〜が〜なんですが」
「〜は〜します」
のような説明的なタイトルって、個人的には冗長であまり好きじゃないです。面白いんだから、大丈夫だよ!もっと自信もって言い切って!!なんてことを思います。

その点、この本はタイトルからして目に留まって、とても印象的でした。

編集者:すずき(2022/08/30 22:51)

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2019年3月27日

Clangのmain関数ってどこ?

目次: LLVM

ふとClangのmain関数ってどこにあるんだろう?と思って、grepしたのですが、それらしい箇所がありません。

GDBでClangのmainにブレーク掛けてみると、llvm/tools/clang/tools/driver/driver.cppがヒットしました。んん?clangディレクトリではなく、llvmディレクトリにあるんですか?ちょっと初見ではわかりませんでした。GDBありがとう。

ClangというかLLVMの困ったところは、シンボルが多すぎてGDBの起動に数分かかることです。GDBがメモリを1.5GBほど使うのも特徴的です。デバッグのために1GBメモリを使うなんて今まで見たことありません。

この時点で既に低性能PCお断り感がビシビシ出ていますが、LLVMの極めつけはリンク時にリンカがメモリ8GBも使う(しかも1プロセスで)ことです。

その辺のショボいPCではデバッグがどうこう言う前に、そもそもビルドできず門前払いです。LLVMムチャクチャが過ぎる……。

RISC-V向けLLVMビルド

LLVMにはRISC-V向けの実装があるのですが、デフォルトでは有効になっていないようです。LLVMのCMakeLists.txtのLLVM_ALL_TARGETSにRISCVを足します。

LLVMのRISCV向け実装を有効にする

diff --git a/CMakeLists.txt b/CMakeLists.txt
index ee6b77990b3..ce8f24afad1 100644
--- a/CMakeLists.txt
+++ b/CMakeLists.txt
@@ -327,6 +327,7 @@ set(LLVM_ALL_TARGETS
   MSP430
   NVPTX
   PowerPC
+  RISCV
   Sparc
   SystemZ
   WebAssembly

ビルドすればRISC-V用のLLVMやツールチェーンがビルドできます。

リンク時のメモリ節約方法(特定アーキテクチャ向けLLVMビルド)

LLVMは何も指定せずにビルドすると、対応可能な全てのアーキテクチャに対応したバイナリをビルドしようとします。ビルドがメチャクチャ遅いので、cmakeにLLVM_TARGETS_TO_BUILDでビルド対象を1つだけに制限すると、ビルド、特に最後のリンクが速くなります。

RISCVのみをデバッグシンボル付きでビルドする
$ cmake -G Ninja \
  -D LLVM_TARGETS_TO_BUILD="RISCV" \
  -D CMAKE_C_COMPILER=clang \
  -D CMAKE_CXX_COMPILER=clang++ \
  -D LLVM_USE_LINKER=gold \
  -D CMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo \
  -D LLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON \
  ../llvm

$ ninja

CMAKE_BUILD_TYPEに渡せる値は何種類かあります。Debugだとリンク時間がバカみたいに長く、リビルドが辛いです。Releaseだとビルドは速いですがデバッガがほぼ使えず、デバッグが辛いです。リリース相当だけどデバッグシンボルは付けるRelWithDebInfoが普段遣いには良いかもしれません。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。いろいろ追記した。

編集者:すずき(2023/09/24 09:15)

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