【原创】Linux系统下11代ThinkPad新机温度墙和功耗墙的完全解锁，以X12Detachable为例

北漂的荆棘鸟

一、前言
印象中，8代以前的低压CPU在主板BIOS中的可配置选项通常只有两个：TDP-up(17W)和TDP-down(8W)。从8代开始，通过拉功耗来调整TDP成为了常见调试方式，导致8代U的性能表现高度依赖于散热模组。同时，也出现了温度墙和功耗墙对机器性能释放的双重限制。

Windows下的温度墙和功耗墙解锁有比较通用的解决办法。这里只做简要概述。温度墙一般可以通过干掉DPTF驱动去除，再通过本坛大神slangmgh写的twall程序修改。当然，也有用魔改BIOS解锁温度墙的。解锁功耗的方法就特别多，通常是用ThrottleStop或XTU调整（AMD锐龙系列可用RyzenADJ调试）。当然，通常是需要再配合上TPfancontrol调整风扇转速。再次提醒下，这里所有前提都是机器本身的散热模组要压得住！

而到Linux下，图形化解决方案就很少了。搜索资料找到两个工具：throttled和undervolt。下面开始折腾。


二、Linux下解锁温度墙和功耗墙
由于工作需要，自用机器的操作系统都是装的Linux系，从Ubuntu，ArchLinux，Debian，Kubuntu都有涉猎。这么些年用过来，感觉还是Debian系的包管理比较完善，各种问题的网上解决方案也最丰富（当然，当下以Manjaro为首的Arch系正冉冉升起~）

ThinkPad一直是对Linux支持最好的电脑厂商。最开始用X61/X201/CBP2015，在Linux都是靠cpufrequtils配合thinkfan来调整CPU频率和风扇转速。虽然都是极其简陋的命令行操作，但能实现基本的锁频/限频/功耗策略/风扇开停/转速手动档，给我留下多年美好体验。同时，这种高度定制化的系统也只能是自己用，把自用电脑借给别人用，得到的反馈往往是：#@$%^&*()_+#@$%^&*^&*()......
不过，自升级到11代新平台，Linux驱动的支持尚不完善。比如X12D可能会缺小红点驱动和声卡驱动匹配。。。。其中，最让我头疼的则是原来cpufrequtils命令，不那么好使了。不得不着手寻求新的解决方案——throttled和undervolt。
（注：throttled和undervolt的文档说明请参见：https://github.com/erpalma/throttled 和 https://github.com/georgewhewell/undervolt）
拆机看这散热模组做工不错，双热管+均热板，我就知道原厂默认功耗肯定是给低了！明明是粗胳膊粗腿的女汉子，却被原厂调教成病怏怏的林妹妹。不行！放开那个女孩~

以下是我用机器和测试的基本信息
平台：X12 Detachable Gen1，i5-1130G7（基频1.8GHz，全核睿频3.4GHz，单核睿频4.0GHz），Iris Xe Graphics (80EU)，16G LPDDR4x 4266MHz
原厂默认温度墙：90度
原厂默认功耗墙：PL1 40W 28s；PL2 40W 0.0028s
操作系统：Kubuntu20.04.3
工具：throttled和undervolt
跑分软件：Fritz Chess Benchmark
烤鸡程序：undervolt-GUI Benchmark

看throttled和undervolt的文档说明，实现原理应该是跟Windows下的ThrottleStop相近，都是通过修改寄存器数据写入新的温度和功耗信息。
首先必须要做的是，在BIOS解除所有Secure Boot。
最初是尝试用的是undervolt。命令行直接敲pip install undervolt，装是装上了但我系统的包依赖太复杂，导致运行报错。undervolt确实能修改到温度墙和功耗PL1/PL2（通过命令行敲undervolt --read检测），但是单烤时头28s是遵照原厂默认参数CPU跑满全核3.4GHz但随后还是出现了降频，功耗掉到10-15W，温度稳定在60度附近。后来检索到有图形化的undervolt-GUI，但还是降频，说明功耗设置不生效！于是，改用throttled。

throttled的安装需要编译，所以先敲

1. sudo apt install git build-essential python3-dev libdbus-glib-1-dev libgirepository1.0-dev libcairo2-dev python3-venv python3-wheel
   
2. git clone https://github.com/erpalma/throttled.git
   
3. sudo ./throttled/install.sh

复制代码

需要注意的是，建议在Linux系统刚安装好的时候编译throttled，保证编译能一次成功（如果依赖包太复杂，有可能编译失败）。
然后，修改throttled的配置文件，命令行敲

1. sudo vim /etc/throttled.conf

复制代码

在里面修改温度墙/PL1/PL2，甚至还有CPU降压和GPU降压的设置子项！config文件修改如下：

我这里是把温度墙改为96度，PL1改到35W 10000s，PL2改到45W 100s，然后save！
随后重启下程序，命令行敲

1. sudo service throttled restart

复制代码

通过命令sudo ./throttled.py --monitor检查运行情况，发现一切顺利。开始单烤！喵喵喵？还是降频到15W以下。。。。再次翻阅文档说明，发现功耗墙生效需要经过intel_rapl driver这个驱动，所以再补上命令（注：此处不用修改参数）

1. echo 44000000 | sudo tee /sys/devices/virtual/powercap/intel-rapl-mmio/intel-rapl-mmio:0/constraint_0_power_limit_uw
   
2. echo 28000000 | sudo tee /sys/devices/virtual/powercap/intel-rapl-mmio/intel-rapl-mmio:0/constraint_0_time_window_us
   
3. echo 44000000 | sudo tee /sys/devices/virtual/powercap/intel-rapl-mmio/intel-rapl-mmio:0/constraint_1_power_limit_uw
   
4. echo 2440 | sudo tee /sys/devices/virtual/powercap/intel-rapl-mmio/intel-rapl-mmio:0/constraint_1_time_window_us

复制代码

到此，已经完成系统层面的温度墙和功耗墙解锁。如果由于散热撞墙了，重新运行上面对intel_rapl driver的设置就又可以跑上去了。至于CPU降压有没有生效，用sudo ./throttled.py --monitor没读出电流电压的准确信息（后面我修改配置文件0降压和-50mV降压的同频单烤功耗是一样的，降压应该是没生效！）。


三、请叫我小新Pro12 Detachable
现在可以折腾性能释放了。
把电源策略手动打到performance档，风扇用thinkfan手动打到满速档，命令行敲

1. echo level full-speed | sudo tee /proc/acpi/ibm/fan

复制代码

呜呼~起飞！！！这散热模组的小风扇逐渐加到了惊人的14218转每分钟（我印象中X61改的松下风扇最高转速也就到6000+），简直引擎轰鸣~摸了下出风口，感受ThinkPad牌吹风机的怒吼~反正我在公共场合不敢这么用电脑。。。。（肯定被好妹妹们投诉）
室温18度，可以看到用undervolt-GUI Benchmark单烤CPU满载23.5W，频率稳定在全核2.8GHz，温度最终稳定在90度（见下图右下角监控数据）。锁2.8GHz跑了跑国际象棋，此时是18.5W功耗跑出22.45倍。用国际象棋跑的话同频功耗会低一些，所以也就能用27W全核3.4GHz跑出28.63倍的成绩（就象棋跑分而言应该是超过i7-7700HQ了，象棋跑分娱乐下可以，别太认真）。我只能说牙膏厂呀，12代PPT还能再在11代的基础上IPC再提高10%+堆大小核，你这摆明是要背刺我嘛。。。。（RNM，退钱！！！）
同样，也验证解锁功耗后机器的游戏运行情况。测试游戏是Kingdoms and Castles (11r3s版本)（别问为啥不用吃鸡或巫师3等，Linux下的原生游戏中能玩的就那么几个。。。。），各种特效全开。结果是CPU跑在15W，GPU跑在8W，总功耗23W，温度78度。可以看到，温度离90度墙还有一段距离。如果是在Windows下能玩的游戏应该更多。这代Xe核显看评测满血功耗应该能达到12W（相当于MX330-MX450之间，取决于给的功耗），也别要求太高，肯定是比UHD620强得多。
可能有人会纳闷：你这Linux解锁太麻烦啦，又是编译又是命令行，直接用Windows不好吗？我只能说特殊活只能特殊工具干，把上面的命令行整合到一个脚本文件即可方便调用！



得益于原厂散热模组的扎实，X12D得以压得住23W长时功耗，在解锁温度墙和功耗墙后性能释放大有改善（原厂单烤维持10W），达到了实用化的程度。解锁后的X12D比同属PC平板二合一设备的Matebook E2021(12W)和Yoga Duet2021(13W)有更好的性能表现，达到了Surface Pro8的散热标准(23W)。理性上看，满血版X12D比起市面的小新Pro13(35W)或更激进的Thinkbook14p(45W)性能差距还是很明显！后续对机器内部，增大均热板面积同时通过导热贴把热量部分导到金属A面，应该能在此基础上再提高整机的散热规格（当然，也会提高主板返修率）。
今年的X12D做工其实是不错的，继承了上代X1 Tablet EVO的优良散热，又留下了性能极致释放的手动档（尽管没有小新或拯救者系列的Fn+Q方便）。


最后，需要补充的是，本解锁方法原则上适用于X1C2018 / T480 / T480s / TP25 / E480 / P43s / T14 / X13 / X1Nano / X1C2021，等等~



我愿称之为——小新Pro12 Detachable



完结，撒花！


补充内容 (2021-11-29 18:29):
补充：拆机的散热模组图片出自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/388786413

Osment

鸟鸟出品。必须精品。
赞！

ziyunhao

我还停留在5代CPU，离11还远着  

wqnfs - 大王叫俺来巡山

明明是粗胳膊粗腿的女汉子，却被原厂调教成病怏怏的林妹妹。不行！放开那个女孩~，鸟兄太厉害了！

William2006

支持!

zhangyongtao - 液晶屏改装

你的系统是经过美化后的吗?

todayhigh

不明觉厉....
话说这个风扇真的能转14krpm么....
X230的东芝风扇TpFanControl手动7档最高见过5780+ 已经是普通吹风机的音量了

Final_P

话说kubuntu原来也能这么漂亮～

北漂的荆棘鸟

QUOTE:

todayhigh 发表于 2021-11-29 01:01
不明觉厉....
话说这个风扇真的能转14krpm么....
X230的东芝风扇TpFanControl手动7档最高见过5780+ 已经 ...

有图有真相呀

北漂的荆棘鸟

QUOTE:

zhangyongtao 发表于 2021-11-28 21:57
你的系统是经过美化后的吗?

其实只是把任务栏、菜单栏、标题栏都合并到顶栏，提高纵向显示面积（X61时代留下来的使用习惯）

北漂的荆棘鸟

QUOTE:

wqnfs 发表于 2021-11-28 20:30
明明是粗胳膊粗腿的女汉子，却被原厂调教成病怏怏的林妹妹。不行！放开那个女孩~，鸟兄太厉害了！ ...

偶尔需要展示下肌肉，免得总给人一种弱不禁风的印象~
（说的平板）

北漂的荆棘鸟

QUOTE:

Osment 发表于 2021-11-28 18:27
鸟鸟出品。必须精品。
赞！

落花时节又逢君

wqnfs - 大王叫俺来巡山

QUOTE:

北漂的荆棘鸟 发表于 2021-11-29 11:54
偶尔需要展示下肌肉，免得总给人一种弱不禁风的印象~
（说的平板）

萧紫君

真心厉害了啊

thankdad

14KRPM？太夸张了，这是电锯吧，不敢相信这个小身板里竟然放了个这么BT的风扇，不过这风扇确实是个头小了，看来散热瓶颈就在这个小风扇了。

todayhigh

我看到截图里的风扇转速了。。。
右下角有一个
这个进度条显示是40%的慢速吧
顶部通知栏也有一个
而且显示转速还在绿区 远未达100%
一般盒装U的原配风扇3krpm左右 笔记本的会高一倍
但万转风扇就属于民品的一个门槛了 或者说是一个梗？
图吧和B站有一些拿万转风扇恶搞的内容....比如风扇飞起来了神马的.....

Osment

QUOTE:

北漂的荆棘鸟 发表于 2021-11-29 11:56
落花时节又逢君

都下雪了，不是落花

jerrychu

学习了，不知道Jasper Lake核心的U能不能调TDP，反正XTU是装不上去的。。。

北漂的荆棘鸟

我以为大伙对解锁性能感兴趣，没想到都在问风扇。。。。。
X12D风扇在Linux下分8档可调，实测数据如下表：

================================
||                         X12D风扇效果                             ||
================================
-------------------------------------------------------
|        档级         |       转速 (rpm)     |        声音         |
-------------------------------------------------------
|           0           |             0             |         静音        |
|           1           |          4566          |         静音        |
|           2           |          6160          |      基本静音    |
|           3           |          6980          |       纱纱声       |
|           4           |          7962          |       纱纱声       |
|           5           |          9174          |       呼呼声       |
|           6           |         10638         |       呼呼叫       |
|           7           |         10704         |       呼呼吼       |
|           8           |         14218         |    电钻级嘶吼   |
-------------------------------------------------------

zhangyongtao - 液晶屏改装

QUOTE:

北漂的荆棘鸟 发表于 2021-11-29 18:00
我以为大伙对解锁性能感兴趣，没想到都在问风扇。。。。。
X12D风扇在Linux下分8档可调，实测数 ...

这样机器寿命堪忧啊

超电磁炮

好家伙...偷我拆机图起码标一下出处啊？还把水印裁了，真有你的...

北漂的荆棘鸟

QUOTE:

zhangyongtao 发表于 2021-11-29 18:10
这样机器寿命堪忧啊

是的，极限工况会影响主板寿命。所以日常一般是锁在15W以下。

maociwei

感谢楼主，验证了tigerlake平台也可以用undervolt和throttled。

15999704260

QUOTE:

北漂的荆棘鸟 发表于 2021-11-29 18:27
是的，极限工况会影响主板寿命。所以日常一般是锁在15W以下。

这叫物尽其用！