PECI接口詳解

1、PECI接口PECI是用于監(jiān)測(cè)CPU及芯片組溫度的一線總線(one-wirebus)，全稱是PlatformEnvironmentControlInterface它最主要的應(yīng)用是監(jiān)測(cè)CPU溫度，最新版本的PECI接口還包括一些其他的功能。1IntelProcessor的溫控機(jī)制在CPU中，通常每個(gè)CPU核心都有一個(gè)數(shù)字溫度傳感器。在PC平臺(tái)下，處理器可以通過MSR(Modespecificregisters)獲得處理器自身的溫度、調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速度，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制。在服務(wù)器平臺(tái)下，溫度控制通常是由BMC來做的，業(yè)務(wù)CPU本身沒有辦法控制機(jī)框的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速度。BMC直接或間接通過PECI總線獲取到CP

2、U核心溫度，再根據(jù)所有溫度值調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。MSR方式讀取CPU溫度讀取到的是即時(shí)溫度，PECI方式讀取到的是256ms時(shí)間窗內(nèi)的平均溫度。MSR方式是需要CPU處理C0狀態(tài)才能讀取。PECI方式在C0C6均可以使用。圖表1PECI接中的連接方式IntelPentiumM開始在處理器中引入DTS(數(shù)字溫度傳感器)。溫度傳感器通常是每個(gè)CPU核心一個(gè)。圖表2Intel溫控組件1.1 TM1為了保護(hù)CPU不會(huì)在過熱時(shí)被燒壞，從Pentium4開始，處理器中又加入了一個(gè)溫度監(jiān)示器ThermalMonitor1,簡(jiǎn)稱TM1。TM1會(huì)監(jiān)示數(shù)字溫度傳感器的讀數(shù)，當(dāng)讀數(shù)高于閾值.擬時(shí)，TM1會(huì)調(diào)節(jié)處理器時(shí)鐘的

3、占空比，以降低功耗，降低溫度。這里所謂的調(diào)節(jié)時(shí)鐘占空比與傳統(tǒng)意義上的時(shí)鐘占空比不同，這里調(diào)節(jié)的是時(shí)鐘信號(hào)的開閉時(shí)間比例，比如說，它會(huì)在某一段時(shí)間內(nèi)，37.5%的時(shí)間打開CPU時(shí)鐘，讓CPU工作，另62.5%的時(shí)間關(guān)閉CPU時(shí)鐘，讓CPU停止工作以降低功耗和溫度。37.5%62.5%Figure1TM1調(diào)整CPU時(shí)鐘占空比1.2 TM2TM2是PentiumM時(shí)引入的，它提供了另一種降低CPU溫度的辦法。在CPU某個(gè)核心的溫度超過Tjmax時(shí)，它會(huì)嘗試降低時(shí)鐘頻率和供電電壓來降低功耗和溫度。TM1和TM2是兩個(gè)單獨(dú)的機(jī)制制，或以分別啟用和禁用。InteI推薦兩個(gè)機(jī)制同時(shí)使用。它們的啟用和禁用是通

4、過BIOS設(shè)置IA32_MISC_ENABLE這個(gè)模式寄存器的第3、13位來實(shí)現(xiàn)的。BIOS打開這兩個(gè)機(jī)制后，OS和用戶程序不可關(guān)閉。1.3 溫度閾值max是我們所知的第一個(gè)閾值，當(dāng)CPU上任意一個(gè)核心的溫度達(dá)到這個(gè)閾值時(shí)，CPU會(huì)產(chǎn)生一個(gè)PROCHOT#信號(hào)（processorhot）。該信號(hào)可觸發(fā)TM1和TM2。處理器時(shí)會(huì)通過調(diào)節(jié)時(shí)鐘占空比、降低時(shí)鐘頻率和供電電壓的方式來降低功耗和溫度。產(chǎn)生PROCHOT#信號(hào)的同時(shí)，溫度監(jiān)示器還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷給CPU，其中斷向量號(hào)通過LAPIC和LVT來設(shè)置。模式寄存器IA32THERMINTERRUPT有兩個(gè)位用于高溫中斷使能（溫度超過T.時(shí)產(chǎn)生中斷）

5、jmax和低溫中斷使能（溫度回到低于Tjmax的范圍時(shí)產(chǎn)生中斷）。PROCHOT#通過CPU的一個(gè)引腳拉出，并且可以連接在外設(shè)上，由外設(shè)來發(fā)生這個(gè)信號(hào)。比如說一個(gè)系統(tǒng)中有另一個(gè)設(shè)備的溫度超過閾值，它可以拉低使能這個(gè)信號(hào)，從而使CPU也一起降溫，從而降低機(jī)箱內(nèi)的溫度，制造一個(gè)更好的散熱環(huán)境。如果TM1和TM2啟動(dòng)后溫度沒能降低下來，并且繼續(xù)升高到可能造成CPU物理損壞的溫度時(shí)，核心會(huì)觸發(fā)THERMTRIP#信號(hào)，并且關(guān)閉CPU電源。CPU硬件實(shí)現(xiàn)的溫度控制機(jī)制是用于CPU自我保存的溫控機(jī)制，當(dāng)這些機(jī)制不足以降溫時(shí)，CPU會(huì)斷電，從而造成系統(tǒng)突然掉電，造成數(shù)據(jù)損失。因而一般要求BMC在要以一定的周

6、期讀取CPU核心溫度，根據(jù)溫度調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并且當(dāng)溫度超過T.-10時(shí)，讓風(fēng)扇jmax全速轉(zhuǎn)動(dòng)。2相關(guān)MSR2.1 IA32_THERM_INTERRUPTIA32_THERM_INTERRUPT寄存的地址為0x19B。BIOS通過IA32_THERM_INTERRUPT模式寄存器使能溫度相關(guān)的中斷，其各字段定義如下：表格1IA32THERMINTERRUPT0x19B位描述0Hightemperatureinterruptenable1Lowtemperatureinterruptenable2PROCHOT#interruptenable3FORCEPR#interruptenable4C

7、riticalTemperatureinterruptenable7:5reserved14:8Threshold1value15Threshold1intenable22:16Threshold2value23Threshold2intenable63:24reserved在一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)讀到的該寄存器的值為:sudomodprobemsrsudordmsr-p00x19B32.2 IA32_TEMPERATURE_TARGETIA32_TEMPERATURE_TARGET模式寄存器的地址為0x1A2。該模式寄存器是只讀的。表格2IA32TEMPERATURETARGET模式寄存器位描述23:

8、16溫度目標(biāo)，單為是攝氏度，當(dāng)達(dá)到這個(gè)溫度時(shí)觸發(fā)TM1和TM2，產(chǎn)生PROCHOT#信號(hào)。在一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)讀到的該寄存器的值為：sudomodprobemsrsudordmsr-p00x1A20x5B080x5B=91攝氏度嵌入?yún)R編方式讀取MSR：asmvolatile("movl$0x1A2,%ecxntrdmsrnt”)3PECI接口BMC獲取CPU核心溫度有兩種途徑：（1）通過PECI總線直接從CPU上獲取溫度數(shù)據(jù)，（2）通過IPMI協(xié)議從南橋上的ME上獲取CPU核心溫度。在途徑（2）的情況下，ME需要通過PECI接口從CPU上獲取溫度。由于PECI的一線總線是intel的私有總

9、線協(xié)議，很多BMC廠商并沒有辦法集成支持PECI接口協(xié)議的硬件，因而途徑（2）是獲取CPU核心溫度的主流途徑。3.1PECI規(guī)范PECI采用的是主從結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中最多支持4個(gè)從節(jié)點(diǎn)+1個(gè)主節(jié)點(diǎn)共五個(gè)節(jié)點(diǎn)。五個(gè)節(jié)點(diǎn)看似有點(diǎn)少，然而普通的服務(wù)器中4路系統(tǒng)已然是性能比較強(qiáng)的系統(tǒng)了。華為的RH5885服務(wù)器支持8路共160邏輯核心，但是以兩個(gè)機(jī)框各有一個(gè)BMC的方式提供的。PECI的四個(gè)從機(jī)地址從0x30開始編址，最大地址為0x33。PECI”PEcrWoodcrestFutireMuitKore阿叫穀“mFigure2PECI架構(gòu)PECI規(guī)范到現(xiàn)在有三個(gè)主要版本：1.1、2.0和3.0。PECI1.1

10、支持最簡(jiǎn)單的溫度監(jiān)示，PECI2.0則支持更多的如讀取MSR等特性，PECI3.0進(jìn)一步支持PCIe總線配置空間的讀取。表格3PECI1.1和2.0比較版本1.12.0特性溫度監(jiān)示Ping()GetTemp()GetDib()溫度監(jiān)示Ping()GetTemp()GetDib()訪問CPU內(nèi)存BISTMemorythrottling相關(guān)下圖是PECI3.0支持的命令列表:表格4PECI3.0支持的命令列表PECI3.0CommandNameSupportedPing-Legac/YesCheckforpresenceolPECI-enabledclientinsockel軒盯ipfjiLe勺s

11、tGyYbshighCPUdi?lempdi*'旦！urpGetD1fLegacyYesGetintoonPECIrevision&.numbero1domainsRd1|YesReadaccess2certain(hd1曰IICore在UncoreM-SRsWrlAMSR()NONotsupportedanSandyBridge-ERprocessorsRdPCIConfigLocal()¥*£ReadCSRsinCPUpackageWrPClCongLbcalOYesWrit*GSRsinGPUpackageRdPCiConfig)YesReadCSRs

12、iindownstrejamPCIdeviceeWrPGICftnligOYetWriteCSRsindownilrearnPCIdevicesFtdFkgCanfigt|ra.ReadCPUpackagepower/IhermalmanagemenildalaWrPkgConfig()YesWriteCPUpackagep-owlherrnalmana-gementda：la這些命令中Ping(),GetTemp(和GetDIB()是最基本的命令。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，PECI主控器通過Ping()命令對(duì)0x300x33四個(gè)地址進(jìn)行試探，如果有響應(yīng)返回則表明相應(yīng)地址的從節(jié)點(diǎn)在位。這四個(gè)地址是通CPU

13、的管腳綁定由電路設(shè)計(jì)人員設(shè)置的。知道哪些從節(jié)點(diǎn)在位以后,還需要知道各個(gè)從節(jié)點(diǎn)都支持哪些命令集，這時(shí)需要GetDIB()命令，DIB是DeviceInformationBytes的簡(jiǎn)寫。該命令的響應(yīng)是幾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，主要包括DeviceInfo和RevisionNumber兩個(gè)字段：u123-qClientftddr-essMritcLanihQE1RflddL£ng4iOxUftCmdCodaFCS5479ByteDcfinihjaHDeviceInfoiJevlsnNumtKfReservedRflMrvedReservedIQn1ZRasarvcdH««arw

14、*£民口"r¥«dresFigure3GetDIB命令DeviceInfo字段的含義如下：Figure4DeviceInfo字段RevisionNumber字段包含MajorNumber和MinorNumber，MinorNumber不同，其支持的命令集也不同。具體如下：MinorRevis-ionFieldDescriptiarisRevIdkmField,MinorRevlviieriBht3=&SupiportedFeature0QPin射h口皿戾1GceeeidpODxlPlnioKJ,GEdDI：B<lrGeltcmpf),RdA

15、kgCnrUllaO.WrR<gCartflafPin®:bZDIBaFMPkgS剛口口網(wǎng)小RdA«5R)Dx3PlngHLGcdl：B<|rGcltcmpf),RdPkgOirtflgtWrFfcgCanTlg(jrRdPCIcanliqLDCilO,WrFCEEnnllgLDMi.：)"臥Pin酬：bGMDIBO.GeueniX),RdPhflCoMHK).曲腫£啦人ndCkotMiLIO.沖r血：I!|:屮網(wǎng)3二即，TCI価g燈Dk5PlniLGc£l：B|rGcltcmpf),RdPkgCartf1gQrWri=fcg匚口血

16、也RjdracOffflBLwdiQ,WrPCIn>nngL«cal(),FUFCJCOnflyC,WrPClCcnf|gjPi巾啊hGMDIBa僥血冊(cè)HhRdPkaCoMHjC),叫5網(wǎng)小RdCAMSRf),PjdPCIcnrrfqLncalO,WrF匚EDntiLDCI*：),FkPCIQirtfigg,WrPaCcnTIgf|,WrtAMSBgDeviceRevisionNumberByte?irEMajorRevision#MinorRevision#Figure5RevisionNumber字段其他命令在文檔PlatformEnvironmentControlInterface(PECI)3.0forIvyBridgeProcessOr中有詳細(xì)講解。PlHtformiEnvironiimentControlInterface(PECI)3.0forIvyBridgePr&ceMor厲訶PlJTmlmVCmridMinli-iBl3.2 PECIProxy現(xiàn)代服務(wù)器系統(tǒng)中，BMC通常不直接使用PECI接口，而是通過南橋上的ManagementEn