注意：以下所有内容均来自docx文档，排版太麻烦，有兴趣在附件自行下载docx文档，git库中也已上传
git：https://github.com/Erriy/cpu_power_limit


2016/1/1
macbook系统功耗限制内核模块
1.        本文简介
本模块仅为osx系统内核驱动模块，本模块生成后，由于操作超出正常允许操作的范围以及功能，加之没有开发者证书，所以osx 10.11系统以上未关闭rootless功能会导致加载失败，关闭rootless的坏处自行决定，方法在附录中有介绍。理论上来讲win系统也可使用本代码，只是把加载与卸载部分代码自行修改下即可，至于cpu型号支持，请自行进行兼容性判断。Intel手册中可查询。
本模块未做用户与内核层通讯，至于原因，说出来汗颜，我才接触osx开发，不是很熟，就是想偷个懒，平台相关代码写起来太麻烦，有兴趣加入ui界面的，希望能秉承开源思想，主要是别嫌麻烦，放出来方便大家下，顺便求个@。
由于作者技术有限，读此文时请带着怀疑的态度去读，有错误欢迎指正，但求不**。
Name：Erriy
Email：Erriy@msn.com
Git地址：https://github.com/Erriy/cpu_power_limit
Git库链接：https://github.com/Erriy/cpu_power_limit.git
2.        本机测试环境简介以及免责声明
机型：a1398（2014年中）
cpu：Intel Core i7-4770HQ CPU @ 2.20GHz
系统：64bit Mac OS X 10.11.2 15C50
内核：x86_64 Darwin 15.2.0
xcode：7.2 Build version 7C68
rootless已关闭
非此对应版本的环境并不保证一定运行成功，未做兼容性考虑，本文内将主要实现原理已做说明，此份代码并不保证一定在您的机器上如期运行，请根据原理自行判断是否支持。
代码使用前，请用xcode添加开发者账号。
项目目录内写了个简单的makefile，xcodebuild使用不熟，所以直接每次强制删除模块重新生成，执行测试直接make即可。
3.        实际测试功耗截图
左图为系统电源管理，右图为开启功耗限制15w。

4.        已实现功能
A.        功耗限制
B.        关闭cpu turbo boost睿频加速功能
5.        模块优缺点简介
mac笔记本的电源管理非常“人性化”，系统自动控制，但是不知道正在读这篇文档的你怎么想，我的想法是这样的，作为一个开发者，大部分情况下我们不玩游戏，不做大量计算操作，对计算机性能要求很低，只需运行一些低功耗处理操作即可。而macbook自身为了系统流畅性的原因，会短时间通过cpu睿频来进行更迅速的操作，但就我个人情况来讲，此睿频加速带给我的性能提升体验，在大部分情况下并非必要，然而为了仅有的我并不需要的性能提升，牺牲的是电池续航以及整体温度的提升。
A.        好处：
i.        温度控制（限制20w，最高温度70度，限制15w，最高温度不到60度）
ii.        待机时间控制（限制20w，正常高强度使用大约5小时，限制15w，正常高强度使用大约6～7小时）
B.        缺点：
i.        网页视频播放性能降低（b站带弹幕测试，html5播放器以及flash播放器均超低帧数）
ii.        系统动画性能略卡顿（四指内抓显示lanuchpad时动画最明显）
iii.        其他大量数据运算性能降低
6.        功能实现原理
A.        关闭turbo boost
turbo boost即睿频加速功能，此功能在msr寄存器中注册名为IA32_MISC_ENABLE，注册地址为0x1a0的表值中的第38位决定，将其置1则禁止睿频加速。
需要注意的是msr寄存器中均为64位字节，但返回值并不是使用64位通用寄存器，而采用的高32位存在edx中，低32位存于eax中（猜测是为了32位64位通用？）。
实现代码如下图所示：

B.        功耗限制
功耗控制上略微麻烦那么一丢丢，从读一个表单变为读两个表单。
i.        MSR_RAPL_POWER_UNIT

看名识功能，RAPL英文全称为Running Average Power Limit，直译则为运行时功耗平均数上限，power_unit，能量单位，此64位值中，仅低32位中为有意义的值，分别为：
1.        Power Units (bits 3:0)
本次功能实现只关注power units，单个单位并非是直接使用，而是1/2^pu，2的power units次幂分之一，单位为watts，是以下即将使用的功能单位。至于剩下的两个单位，略过不谈，有兴趣的可以去读intel软件开发手册手册，章节14.9.1，RAPL Interfaces
2.        Energy Status Units (bits 12:8)
3.        Time Units (bits 19:16)
实现代码如下图所示：

ii.        MSR_PKG_POWER_LIMIT

PKG，代表package，此处package的意思为整个cpu，包括ia（cpu部分）和gt（gpu部分），此64位数据掌管整个cpu的功耗上限，废话不多说，包含值如下：
1.        Package Power Limit #1(bits 14:0)
在4.时间限制范围内的平均功耗上限，限制的功耗为此值＊power unit，此处功耗限制即为pl1*（1/2^pu）= pl1/2^pu w
2.        Enable Power Limit #1(bit 15)
打开1号功耗上限控制
3.        Package Clamping Limitation #1 (bit 16)
clamping为夹紧的意思，此标志位意为严格限制，不打开此标志位则处理器可能会按照自身的建议设置进行处理（比如我设置15w最高限制，但未将此位设置为真，则cpu自动将功耗限制位20w）
4.        Time Window for Power Limit #1 (bits 23:17)
1.中的时间条件，此处个人觉得不太好说，可能也是由于理解的不是很清晰。按RAPL这个全称的意思我理解为在这个值的描述时间内，平均功耗的值不能超过power limit ＃1的限制。此处并不关注此值，详情去看intel手册14.9.3，Package RAPL Domain
顺便在此解释下为什么有两套限制，我在前期的实验中进行过读取此值，1号为28秒左右，2号则为非常短暂的几百毫秒，具体数据遗忘，结合查到的玩转BIOS设置 史上最强BIOS设置大解析 下中的Long Duration power limit长时间功耗限制和Short Duration power limit段时间功耗限制，此处双份限制为＃1长时间的功耗限制，另一段＃2则为短时间＃2范围内可超出＃1的功耗限制的功耗限制
5.        Package Power Limit #2(bits 46:32)
同1
6.        Enable Power Limit #2(bit 47)
同2
7.        Package Clamping Limitation #2 (bit 48)
同3
8.        Time Window for Power Limit #2 (bits 55:49)
同4
9.        Lock (bit 63)
锁定位，此位置为1后，则再下次cpu重新设置之前均无法更改此处的功耗限制，修改不成功但并不会死机
实现代码如下图所示：
       
7.        附录
A.        满载压力模拟&关闭命令
for((i=8;i--;))do yes > /dev/null & done
killall yes
B.        bilibili测试链接【7月】没有黄段子存在的无聊世界 01【独家正版】
C.        英特尔® 64 和 IA-32 架构软件开发人员手册
D.        Intel® Power Gadget
E.        rootless 关闭方式
i.        开机时按cmd＋r 进入安全模式
ii.        找到实用工具->terminal
iii.        csrutil disable #关闭（PS：enable #打开）
iv.        restart

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