2(RDTSC)
通常我們需要對程序運行的準確時間進行測量,但多線程,多核環境下,這變得很困難,我們有沒有一種比較通用簡單的方法來做到這一點呢?這些方法都存在哪些問題,如何改進可以抵消這些誤差呢?
本文將介紹這裡的來龍去脈,還是從一段小程序開始。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#if defined(__i386__)
static __inline__ unsigned long long rdtsc(void)
{
unsigned long long int x;
__asm__ volatile (".byte 0x0f, 0x31" : "=A" (x)); //.byte 0x0f,0x31等價於rdtsc,是另一種原始取機器碼的方式
return x; //改成__asm__ volatile ("rdtsc" : "=A" (x)); 效果一樣
} //關於操作碼可以參考文獻[2]
#elif defined(__x86_64__)
static __inline__ unsigned long long rdtsc(void)
{
unsigned hi, lo;
__asm__ __volatile__ ("rdtsc" : "=a"(lo), "=d"(hi));
return ( (unsigned long long)lo)|( ((unsigned long long)hi)<<32 );
}
#endif
int main(void)
{
register int start = 0;
register int end = 0;
const int MAX_COUNT = 10000000;
volatile int sum = 0;
const float CPU_MHZ = 3000.164; //use cat /proc/cpuinfo get the value
const float CPU_tick_count_per_second = CPU_MHZ*1000*1000;
start = rdtsc();
for(int i = 0 ; i< MAX_COUNT ; ++i)
{
sum+=1;
}
end = rdtsc();
printf("sum:%d,run tick count:%d,run time:%f/n",sum,end - start,(end -start)/CPU_tick_count_per_second);
return 0;
}
編譯方法:
編譯為32位程序:g++ test.cpp -o test_m32 -m32
編譯完後可以用file test_m32進行確認。
編譯為64位程序:g++ test.cpp -o test
編譯完後可以用file test進行確認。
注:我的試驗機為64位,如果是32位的話,直接使用g++ test.cpp -o test編譯出32位程序
執行方法:
time ./test
time ./test_m32
結果大家應該可以看到,希望大家都能在自己的機器上完成這個實驗。
相關解釋,預計下週一發博客進行解釋,有興趣的朋友可以先看下列推薦讀物。
有時候我們希望在x86平臺下獲得更加高的精度。如果我們想準確的知道一段程序,一個函數的執行時間,可以連續執行2次rdtsc,之間沒有一行代碼,來計算這兩段指令執行過程會有的cycle數,不同機器可能都會有不同,和機器的性能有關係,但和負載沒關係,也就是多進程,多線程情況下,連續兩個rdtsc之間不會插入很多cycle,這一點大家可以做實驗來驗證。
start = rdtsc();
end = rdtsc();
在獲得這個數據後,我們對一段代碼的執行時間就可以做一個更加精確的估計。我的測試機比較一般大約是100個cycle,
用100/(3000.16410001000)=0.033微秒,約合33納秒,這個時間段幾乎是不會發生什麼進程切換的,因此可以認為計算的精度是可接受的。
RDTSC只在X86下有效,其餘平臺會有類似指令來做準確計數,RDTSC指令的精度是可以接受的,裡面能插得cycle是很有限的。如果對計數要求沒那麼高,可以採用一些通用庫函數,當然你也可以用類似的方法來考察這些庫函數的精度,連續執行2次就行。
例如下面的代碼得到兩次rdtsc指令之間的cycle數。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#if defined(__i386__)
static __inline__ unsigned long long rdtsc(void)
{
unsigned long long int x;
__asm__ volatile ("rdtsc" : "=A" (x));
return x;
}
#elif defined(__x86_64__)
static __inline__ unsigned long long rdtsc(void)
{
unsigned hi, lo;
__asm__ __volatile__ ("rdtsc" : "=a"(lo), "=d"(hi));
return ( (unsigned long long)lo)|( ((unsigned long long)hi)<<32 );
}
#endif
int main(void)
{
register int start = 0;
register int end = 0;
const int MAX_COUNT = 10000000;
volatile int sum = 0;
const float CPU_MHZ = 3000.164; //use cat /proc/cpuinfo get the value
const float CPU_tick_count_per_second = CPU_MHZ*1000*1000;
start = rdtsc();
end = rdtsc();
printf("sum:%d,run tick count:%d,run time:%f/n",sum,end - start,(end -start)/CPU_tick_count_per_second);
return 0;
}