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分类: C/C++

2014-06-17 22:08:43

    最近发现了rdtsc指令,可以获取CPU指令周期数,喜出望外,wiki了下相关的知识,写了代码利用CPU周期来测量程序的运行时间。
 
    rdtsc指令返回的是自开机始CPU的周期数,返回的是一个64位的值EDX:EAX(高32在EDX,低32位在EAX)。OK,完全可以利用这条指令,测试我们的关注的一段代码的执行效率。

    题外话,我兴冲冲的告诉我老大,我发现了一个测量程序性能的好办法,老大淡然的说,不会是rdtsc吧。呵呵我和老大的水平差距还是云泥之别啊。他告诉我可以去Linux Kernel查看内核是如何做的。呵呵,我就照搬了kernel的实现。兼练习以下C和汇编混合编程。

    在网上搜索相关的资源看到了陈硕大牛的多核时代不宜再用 x86 的 RDTSC 指令测试指令周期和时间他给出了几个理由,有兴趣的兄弟可以去读下。
    1多核,不能保证每个核的TSC是一样的。
    2 CPU的时钟频率可变
    3 乱序执行导致测量不准。
    
    文献5指出,指令可能乱序执行,并给出个例子,下面的一段代码,本意是测量fdiv需要的CPU周期,但是,由于乱序执行,第二个rdtsc指令可能在fdiv之前执行,造成,无法测量fdiv的需要的CPU周期。文献给出了解决办法。有兴趣的兄弟可以去阅读参考文献5.


        rdtsc                   ; read time stamp
        mov     time, eax       ; move counter into variable
        fdiv                    ; floating-point divide
        rdtsc                   ; read time stamp
        sub     eax, time       ; find the differenc

参考文献:
 1   深入理解计算机系统
 2   Linux Kernel code
 3   wiki
 5   

    

  1. #include 
  2. #include
  3.  #include<linux/types.h>

  4. #define TIMES 100
  5. #define SIZE 1024

  6. __u64 rdtsc()
  7. {
  8.         __u32 lo,hi;

  9.         __asm__ __volatile__
  10.         (
  11.          "rdtsc":"=a"(lo),"=d"(hi)
  12.         );
  13.         return (__u64)hi<<32|lo;
  14. }

  15. int myfunction()
  16. {
  17.         int i;
  18.         char *p = NULL;
  19.         for(i = 0;i<TIMES;i++)
  20.         {
  21.                 p = (char*)malloc(SIZE*sizeof(char));
  22.                 if(p)
  23.                 {
  24.                     free(p);
  25.                 }
  26.                 else
  27.                 {
  28.                     printf("malloc failed when i = %d\n",i);
  29.                 }
  30.         }
  31.         return 0;
  32. }
  33. int test_rdtsc()
  34. {
  35.         __u64 begin;
  36.         __u64 end;

  37.         begin = rdtsc();
  38.         myfunction();
  39.         end = rdtsc();
  40.         printf("myfunction cost %llu CPU cycles\n",end-begin);
  41.         return 0;
  42. }

  43. int main()
  44. {
  45.        test_rdtsc();
  46.         return 0;
  47. }
    执行结果如下
    
  1. root@libin:~/program/assembly/rdtsc# ./test
  2. myfunction cost 310949 CPU cycles
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