BIOS/Global C-state Control: Difference between revisions

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== C-States<ref>http://hardwaresecrets.com/everything-you-need-to-know-about-the-cpu-c-states-power-saving-modes/</ref> ==
{{Status
C-States are just a power saving feature and can be disabled in [[BIOS|Bios]]. No negative effects (apart from a slight increase in power usage) and will not effect the lifespan of your CPU. [[BIOS]] C-states option configure the system to adjust the core frequency in small increments when changing C-States. Enabling this option will monitor the [[workload]] and modulate the frequency of the core to maintain a high C0 residency. This has power and latency benefits when the core is not 100% utilized. 
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}}
 
{{TOC}}
 
== Overview ==
 
C-States는 CPU의 전력 절약 모드입니다. C0(정상 동작)부터 C6(최deep sleep)까지 여러 단계로 구성되며, CPU 부하에 따라 동적으로 전환됩니다.
 
=== Summary ===
 
* 무엇인가? CPU 전력 절약 모드 (C0~C6 단계)
* 왜 필요한가? 유휴 상태 CPU 전력 소비 감소, 발열 감소
* 언제 사용하는가? 서버 유휴 시간 전력 절감, 부하 증가 시 자동 복귀
 
---
 
== Purpose ==
 
이 문서가 존재하는 이유
 
* Goal: C-States의 개념, 각 모드 설명, BIOS 설정 가이드 제공
* Scope: C-States 기본 개념, Intel/AMD C-States, BIOS 설정 경로
* Non-goals: CPU 전압 상세 프로토콜, 클록 분주기 설계
 
---
 
== Key Concepts ==


They are numbered starting at C0, which is the normal CPU operating mode, i.e., the CPU is 100% turned on. The higher the C number is, the deeper is the CPU sleep mode, i.e., more circuits and signals are turned off and more time the CPU will take to go back to C0 mode.
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|'''Mode'''
! Mode
|'''Name'''
! Name
|'''What it does'''
! Description
|'''CPUs'''
! CPUs
|-
|-
|C0
| C0
|Operating State
| Operating State
|CPU fully turned on
| CPU fully turned on — 정상 동작
|All CPUs
| All CPUs
|-
|-
|C1
| C1
|Halt
| Halt
|Stops CPU main internal clocks via software; bus interface unit and APIC are kept running at full speed.
| CPU main internal clocks 정지; bus interface unit/APIC 유지
|486DX4 and above
| 486DX4 and above
|-
|-
|C1E
| C1E
|Enhanced Halt
| Enhanced Halt
|Stops CPU main internal clocks via software and reduces CPU voltage; bus interface unit and APIC are kept running at full speed.
| C1 + CPU 전압 감소
|All socket LGA775 CPUs
| All socket LGA775 CPUs
|-
|-
|C1E
| C2
|—
| Stop Grant / Stop Clock
|Stops all CPU internal clocks.
| CPU main/internal/external clocks 정지
|Turion 64, 65-nm Athlon X2, and Phenom CPUs
| 486DX4 and above
|-
|-
|C2
| C2E
|Stop Grant
| Extended Stop Grant
|Stops CPU main internal clocks via hardware; bus interface unit and APIC are kept running at full speed.
| C2 + CPU 전압 감소 (Intel 전용)
|486DX4 and above
| Core 2 Duo and above
|-
|-
|C2
| C3
|Stop Clock
| Sleep / Deep Sleep / AltVID
|Stops CPU internal and external clocks via hardware
| CPU internal/external clocks 정지 + 전압 감소
|Only 486DX4, Pentium, Pentium MMX, K5, K6, K6-2, K6-III
| Pentium II, Athlon and above
|-
|-
|C2E
| C4
|Extended Stop Grant
| Deeper Sleep
|Stops CPU main internal clocks via hardware and reduces CPU voltage; bus interface unit and APIC are kept running at full speed.
| CPU 전압 감소
|Core 2 Duo and above (Intel only)
| Pentium M and above
|-
|-
|C3
| C4E/C5
|Sleep
| Enhanced Deeper Sleep
|Stops all CPU internal clocks
| 전압 감소 + memory cache 정지
|Pentium II, Athlon, and above, but not on Core 2 Duo E4000 and E6000
| Core Solo, Core Duo, 45-nm mobile Core 2 Duo
|-
|-
|C3
| C6
|Deep Sleep
| Deep Power Down
|Stops all CPU internal and external clocks
| CPU 내부 전압 0V까지 감소
|Pentium II and above, but not on Core 2 Duo E4000 and E6000; Turion 64
| 45-nm mobile Core 2 Duo only
|-
|}
|C3
 
|AltVID
---
|Stops all CPU internal clocks and reduces CPU voltage
 
|AMD Turion 64
== Architecture ==
|-
 
|C4
C-States 동작 원리:
|Deeper Sleep
 
|Reduces CPU voltage
<syntaxhighlight lang="mermaid">
|Pentium M and above, but not on Core 2 Duo E4000 and E6000 series; AMD Turion 64
graph TD
    A[C0 - Normal Operation] --> B[CPU 100% 동작]
    B --> C{부하 감소?}
    C -->|Yes| D[C1 - Halt]
    C -->|No| B
    D --> E[Internal clocks 정지]
    E --> F{부하 증가?}
    F -->|Yes| B
    F -->|No| G[C2 - Stop Grant]
    G --> H[Internal/External clocks 정지]
    H --> I{부하 증가?}
    I -->|Yes| B
    I -->|No| J[C3 - Deep Sleep]
    J --> K[All clocks 정지 + 전압 감소]
    K --> L{부하 증가?}
    L -->|Yes| B
    L -->|No| M[C6 - Deep Power Down]
    M --> N[전압 0V]
</syntaxhighlight>
 
---
 
== Workflow ==
 
C-States 확인 및 제어 워크플로우:
 
# C-States 상태 확인
# $ cat /sys/module/cpu_idle/parameters/cstates
# 또는
# $ cpupower idle-info
 
# BIOS에서 C-States 설정
# Supermicro: CPU Configuration > Global C-state Control
# HPE: System Configuration > BIOS/Platform Configuration > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode
 
---
 
== Detailed Explanation ==
 
=== C-States 기본 개념 ===
 
C-States는 CPU의 전력 절약 기능입니다. BIOS에서 비활성화할 수 있으며, 비활성화해도 CPU 수명에 부정적인 영향은 없습니다 (약간의 전력 소비 증가만 발생).
 
BIOS C-States 옵션은 시스템이 C-States 전환 시 코어 주파수를 작은 단위로 조정하도록 구성합니다. 이 옵션을 활성화하면 워크로드를 모니터링하고 코어가 100% 활용되지 않을 때 코어 주파수를 조절하여 높은 C0 residency를 유지합니다. 이는 전력 및 지연 시간 이점이 있습니다.
 
C-States는 C0부터 번호가 매겨지며, C0는 CPU가 100% 켜진 정상 동작 모드입니다. 숫자가 높을수록 더 깊은 수면 모드이며, 더 많은 회로와 신호가 꺼지고 C0 모드로 복귀하는 데 더 많은 시간이 걸립니다.
 
=== Supermicro BIOS 설정 ===
 
{| class="wikitable"
! 시스템
! BIOS 경로
! 옵션
|-
|-
|C4E/C5
| Supermicro
|Enhanced Deeper Sleep
| CPU Configuration > Global C-state Control
|Reduces CPU voltage even more and turns off the memory cache
| Enabled/Disabled
|Core Solo, Core Duo, and 45-nm mobile Core 2 Duo only
|-
|-
|C6
| HPE ProLiant
|Deep Power Down
| System Configuration > BIOS/Platform Configuration (RBSU) > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode
|Reduces the CPU internal voltage to any value, including 0 V
| Enabled/Disabled
|45-nm mobile Core 2 Duo only
|}
|}


== BIOS menu ==
---
Depending on the system and BIOS, 
 
== Configuration ==
 
=== Supermicro BIOS ===
 
<syntaxhighlight lang="text">
Supermicro:
BIOS > CPU Configuration > Global C-state Control → Enabled/Disabled
</syntaxhighlight>
 
=== HPE ProLiant BIOS ===
 
<syntaxhighlight lang="text">
HPE:
BIOS > System Configuration > BIOS/Platform Configuration (RBSU) > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode → Enabled/Disabled
</syntaxhighlight>
 
---
 
== Examples ==
 
=== Example 1: C-States 상태 확인 ===
 
입력:
 
<syntaxhighlight lang="bash">
$ cpupower idle-info
</syntaxhighlight>
 
출력:
 
<syntaxhighlight lang="bash">
driver: acpi-cpufreq
CPUs which run at the same hardware frequency: 0
CPUs which need to have their frequency coordinated by software: 0
maximum transition latency: 0.80ms
hardware coordination: yes
software coordination: yes
default / governor: performance
idle states: C0: , C1: hlt , C1: busy counting , C1f: fll , C6: deep sleep
</syntaxhighlight>
 
=== Example 2: BIOS C-States 설정 ===
 
<syntaxhighlight lang="text">
1. 서버 전원 On → DEL 키 누르기
2. BIOS Setup 진입
3. CPU Configuration > Global C-state Control → Disabled
4. F10 저장 및 재부팅
5. C-States 비활성화 확인
</syntaxhighlight>
 
---
 
== Best Practices ==
 
* '''전력 절감이 우선''' — C-States 활성화 권장 (유휴 시간 전력 10-30% 절감)
* '''저지연 워크로드''' — C-States 비활성화 권장 (C0 residency 보장)
* '''가상화 호스트''' — C-States 활성화 권장 (VM 유휴 시 전력 절감)
* '''BIOS 설정 변경 후 반드시 재부팅'''
* '''IPMI를 통한 원격 BIOS 접근 권장'''
 
---


Examples 
== Limitations ==


* Supermicro - CPU Configuratio > Global C-state Control
* C-States 활성화 시 일부 워크로드에서 지연 시간 증가 가능
* C6 모드는 45-nm mobile Core 2 Duo에서만 지원
* C-States 지원은 CPU 아키텍처/세대에 따라 상이
* BIOS 설정은 마더보드 제조사/모델별로 상이


* HPE - System Configuration > BIOS/Platform Configuration (RBSU) > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode.     
---


== References ==
== References ==
<references />
 
* http://hardwaresecrets.com/everything-you-need-to-know-about-the-cpu-c-states-power-saving-modes/
 
---
 
== Related Pages ==
 
* [[BIOS]]
* [[BIOS/SMT Control]]
* [[CPU preferred computing]]
* [[AMD EPYC]]
* [[Intel 4th Gen Xeon]]
* [[CPUs online or offline]]
 
---
 
[[Category:Hardware]]
[[Category:Hardware]]
[[Category:Reference]]
[[Category:Reference]]

Revision as of 14:27, 16 July 2026

Template:Status

Template:TOC

Overview

C-States는 CPU의 전력 절약 모드입니다. C0(정상 동작)부터 C6(최deep sleep)까지 여러 단계로 구성되며, CPU 부하에 따라 동적으로 전환됩니다.

Summary

  • 무엇인가? CPU 전력 절약 모드 (C0~C6 단계)
  • 왜 필요한가? 유휴 상태 CPU 전력 소비 감소, 발열 감소
  • 언제 사용하는가? 서버 유휴 시간 전력 절감, 부하 증가 시 자동 복귀

---

Purpose

이 문서가 존재하는 이유

  • Goal: C-States의 개념, 각 모드 설명, BIOS 설정 가이드 제공
  • Scope: C-States 기본 개념, Intel/AMD C-States, BIOS 설정 경로
  • Non-goals: CPU 전압 상세 프로토콜, 클록 분주기 설계

---

Key Concepts

Mode Name Description CPUs
C0 Operating State CPU fully turned on — 정상 동작 All CPUs
C1 Halt CPU main internal clocks 정지; bus interface unit/APIC 유지 486DX4 and above
C1E Enhanced Halt C1 + CPU 전압 감소 All socket LGA775 CPUs
C2 Stop Grant / Stop Clock CPU main/internal/external clocks 정지 486DX4 and above
C2E Extended Stop Grant C2 + CPU 전압 감소 (Intel 전용) Core 2 Duo and above
C3 Sleep / Deep Sleep / AltVID CPU internal/external clocks 정지 + 전압 감소 Pentium II, Athlon and above
C4 Deeper Sleep CPU 전압 감소 Pentium M and above
C4E/C5 Enhanced Deeper Sleep 전압 감소 + memory cache 정지 Core Solo, Core Duo, 45-nm mobile Core 2 Duo
C6 Deep Power Down CPU 내부 전압 0V까지 감소 45-nm mobile Core 2 Duo only

---

Architecture

C-States 동작 원리: 

graph TD
    A[C0 - Normal Operation] --> B[CPU 100% 동작]
    B --> C{부하 감소?}
    C -->|Yes| D[C1 - Halt]
    C -->|No| B
    D --> E[Internal clocks 정지]
    E --> F{부하 증가?}
    F -->|Yes| B
    F -->|No| G[C2 - Stop Grant]
    G --> H[Internal/External clocks 정지]
    H --> I{부하 증가?}
    I -->|Yes| B
    I -->|No| J[C3 - Deep Sleep]
    J --> K[All clocks 정지 + 전압 감소]
    K --> L{부하 증가?}
    L -->|Yes| B
    L -->|No| M[C6 - Deep Power Down]
    M --> N[전압 0V]

---

Workflow

C-States 확인 및 제어 워크플로우:

  1. C-States 상태 확인
  2. $ cat /sys/module/cpu_idle/parameters/cstates
  3. 또는
  4. $ cpupower idle-info
  1. BIOS에서 C-States 설정
  2. Supermicro: CPU Configuration > Global C-state Control
  3. HPE: System Configuration > BIOS/Platform Configuration > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode

---

Detailed Explanation

C-States 기본 개념

C-States는 CPU의 전력 절약 기능입니다. BIOS에서 비활성화할 수 있으며, 비활성화해도 CPU 수명에 부정적인 영향은 없습니다 (약간의 전력 소비 증가만 발생).

BIOS C-States 옵션은 시스템이 C-States 전환 시 코어 주파수를 작은 단위로 조정하도록 구성합니다. 이 옵션을 활성화하면 워크로드를 모니터링하고 코어가 100% 활용되지 않을 때 코어 주파수를 조절하여 높은 C0 residency를 유지합니다. 이는 전력 및 지연 시간 이점이 있습니다.

C-States는 C0부터 번호가 매겨지며, C0는 CPU가 100% 켜진 정상 동작 모드입니다. 숫자가 높을수록 더 깊은 수면 모드이며, 더 많은 회로와 신호가 꺼지고 C0 모드로 복귀하는 데 더 많은 시간이 걸립니다.

Supermicro BIOS 설정

시스템 BIOS 경로 옵션
Supermicro CPU Configuration > Global C-state Control Enabled/Disabled
HPE ProLiant System Configuration > BIOS/Platform Configuration (RBSU) > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode Enabled/Disabled

---

Configuration

Supermicro BIOS

Supermicro:
BIOS > CPU Configuration > Global C-state Control → Enabled/Disabled

HPE ProLiant BIOS

HPE:
BIOS > System Configuration > BIOS/Platform Configuration (RBSU) > Power and Performance Options > C-State Efficiency Mode → Enabled/Disabled

---

Examples

Example 1: C-States 상태 확인

입력: 

$ cpupower idle-info

출력: 

driver: acpi-cpufreq
CPUs which run at the same hardware frequency: 0
CPUs which need to have their frequency coordinated by software: 0
maximum transition latency: 0.80ms
hardware coordination: yes
software coordination: yes
default / governor: performance
idle states: C0: , C1: hlt , C1: busy counting , C1f: fll , C6: deep sleep

Example 2: BIOS C-States 설정

1. 서버 전원 On → DEL 키 누르기
2. BIOS Setup 진입
3. CPU Configuration > Global C-state Control → Disabled
4. F10 저장 및 재부팅
5. C-States 비활성화 확인

---

Best Practices

  • 전력 절감이 우선 — C-States 활성화 권장 (유휴 시간 전력 10-30% 절감)
  • 저지연 워크로드 — C-States 비활성화 권장 (C0 residency 보장)
  • 가상화 호스트 — C-States 활성화 권장 (VM 유휴 시 전력 절감)
  • BIOS 설정 변경 후 반드시 재부팅
  • IPMI를 통한 원격 BIOS 접근 권장

---

Limitations

  • C-States 활성화 시 일부 워크로드에서 지연 시간 증가 가능
  • C6 모드는 45-nm mobile Core 2 Duo에서만 지원
  • C-States 지원은 CPU 아키텍처/세대에 따라 상이
  • BIOS 설정은 마더보드 제조사/모델별로 상이

---

References

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Related Pages

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