[daily]使用rdtsc指令，测量程序的运行速度 [转]

原文地址：http://blog.chinaunix.net/uid-24774106-id-2779245.html

最近搞架构，一直在讨论。听人提到，自行科普了一下，先转发，mark。有机会深入学习。

这里用到了，最后一部分有提及 [dpdk] 熟悉SDK与初步使用 （二）(skeleton源码分析)

   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

 4   多核时代不宜再用 x86 的 RDTSC 指令测试指令周期和时间

 5   http://www.ccsl.carleton.ca/~jamuir/rdtscpm1.pdf

 

    

 

1. #include 
2. #include
3.  #include<linux/types.h>
4.  
5. #define TIMES 100
   
6. #define SIZE 1024
   
7.  
8. __u64 rdtsc()
   
9. {
   
10.         __u32 lo,hi;
    
11.  
12.         __asm__ __volatile__
    
13.         (
    
14.          "rdtsc":"=a"(lo),"=d"(hi)
    
15.         );
    
16.         return (__u64)hi<<32|lo;
    
17. }
    
18.  
19. int myfunction()
    
20. {
    
21.         int i;
    
22.         char *p = NULL;
    
23.         for(i = 0;i<TIMES;i++)
    
24.         {
    
25.                 p = (char*)malloc(SIZE*sizeof(char));
    
26.                 if(p)
    
27.                 {
28.                     free(p);
    
29.                 }
30.                 else
    
31.                 {
    
32.                     printf("malloc failed when i = %d\n",i);
    
33.                 }
    
34.         }
    
35.         return 0;
    
36. }
    
37. int test_rdtsc()
    
38. {
    
39.         __u64 begin;
    
40.         __u64 end;
    
41.  
42.         begin = rdtsc();
    
43.         myfunction();
    
44.         end = rdtsc();
    
45.         printf("myfunction cost %llu CPU cycles\n",end-begin);
    
46.         return 0;
    
47. }
    
48.  
49. int main()
    
50. {
    
51.        test_rdtsc();
    
52.         return 0;
    
53. }

    执行结果如下

    

1. root@libin:~/program/assembly/rdtsc# ./test
   
2. myfunction cost 310949 CPU cycles