Intel P-States

Wang, Yingchen, et al. "Hertzbleed: Turning Power {Side-Channel} Attacks Into Remote Timing Attacks on x86." 31st USENIX Security Symposium (USENIX Security 22). 2022.

 

 

In Intel processors, dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) works at the granularity of P-states.

Intel 프로세서에서 DVFS(dynamic voltage and frequency scaling)는 P-States의 granularity로 작동한다.

 

Modern Intel processors offer two mechanisms to control P-states, namely SpeedStep and Speed Shift / Hardware Controlled Performance States (HWP).

최신 Intel 프로세서는 P-상태를 제어하는 두 가지 메커니즘, SpeedStep과 SpeedShift/HWP(Hardware Controlled Performance States)를 제공한다.

 

SpeedStep

With SpeedStep, P-states are managed by the operating system (OS) using hardware coordination feedback registers.

SpeedStep을 사용하면 하드웨어 coordination feedback 레지스터를 사용하여 운영 체제(OS)에서 P-States를 관리할 수 있다.

 

HWP

With HWP, P-states are managed entirely by the processor, increasing the overall responsiveness.

HWP를 사용하면 P-States가 프로세서에 의해 전적으로 관리되므로 전반적인 response가 향상됩니다.(HWP는 Skylake microarchitecture에서 처음 등장)

 

 

 

Otherwise, the available range of P-states depends only on the number of active cores and on whether “Turbo Boost” is enabled. Our P-state naming convention follows the one used in Linux. The lowest P-state corresponds to the lowest supported CPU frequency.

P-States의 사용 가능한 범위는 활성 코어 수와 "Turbo Boost" 사용 여부에 따라 달라진다. P-state 명명 규칙은 Linux에서 사용되는 명명 규칙을 따르고, 가장 낮은 P-상태는 지원되는 가장 낮은 CPU 주파수에 해당한다.

 

The highest P-state corresponds to the “max turbo” frequency for the processor. However, when Turbo Boost is disabled, the highest available P-state is the base frequency. We use the term P-state and frequency interchangeably.

가장 높은 P-States는 프로세서의 "최대 터보" 주파수에 해당한다. 그러나 Turbo Boost가 비활성화된 경우 사용 가능한 가장 높은 P-States는 기본 주파수이다. (P-States와 주파수라는 용어를 번갈아 사용한다.)

 

P-state management is also related to power management. Each Intel processor has a Thermal Design Point (TDP), indicating the expected power consumption at steady state under a sustained workload. While in the max turbo mode, the processor can exceed its nominal TDP. However, if the CPU hits a certain power and thermal limit while in max turbo mode, the hardware will automatically downclock the frequency to stay at TDP for the duration of the workload.

P-States 관리는 전원 관리와도 관련이 있다. 각 Intel 프로세서에는 지속적인 워크로드 하에서 안정적인 상태에서 예상되는 전력 소비량을 나타내는 TDP(Thermal Design Point)가 있다. 최대 터보 모드에서는 프로세서가 공칭 TDP를 초과할 수 있다. 그러나 최대 터보 모드에서 CPU가 특정 전력 및 열 제한에 도달하면 하드웨어는 워크로드가 지속되는 동안 TDP에 머물 주파수를 자동으로 다운클럭한다.