使用RDTSC以C计算CPU频率始终返回0
我们的讲师给出了以下代码，因此我们可以测量一些算法性能：
#include #include static unsigned cyc_hi = 0, cyc_lo = 0; static void access_counter(unsigned *hi, unsigned *lo) { asm("rdtsc; movl %%edx,%0; movl %%eax,%1" : "=r" (*hi), "=r" (*lo) : /* No input */ : "%edx", "%eax"); } void start_counter() { access_counter(&cyc_hi, &cyc_lo); } double get_counter() { unsigned ncyc_hi, ncyc_lo, hi, lo, borrow; double result; access_counter(&ncyc_hi, &ncyc_lo); lo = ncyc_lo - cyc_lo; borrow = lo > ncyc_lo; hi = ncyc_hi - cyc_hi - borrow; result = (double) hi * (1 << 30) * 4 + lo; return result; } 但是，我需要将此代码移植到具有不同CPU频率的机器上。 为此，我正在尝试计算代码运行的机器的CPU频率，如下所示：
int main(void) { double c1, c2; start_counter(); c1 = get_counter(); sleep(1); c2 = get_counter(); printf("CPU Frequency: %.1f MHz\n", (c2-c1)/1E6); printf("CPU Frequency: %.1f GHz\n", (c2-c1)/1E9); return 0; }
问题是结果总是0，我无法理解为什么。 我在VMware上作为嘉宾运行Linux（Arch）。
在朋友的机器上（MacBook）它在某种程度上起作用; 我的意思是，结果大于0但它是可变的，因为CPU频率不固定（我们试图修复它但由于某种原因我们无法做到）。 他有一个不同的机器，它运行Linux（Ubuntu）作为主机，它也报告0.这排除了虚拟机上的问题，我认为这是最初的问题。
任何想法为什么会发生这种情况，我该如何解决？
好的，既然其他答案没有帮助，我会尝试更详细地解释。 问题是现代CPU可以不按顺序执行指令。 你的代码开头是这样的：
rdtsc push 1 call sleep rdtsc
但是，现代CPU不一定按原始顺序执行指令。 尽管您的原始订单，CPU（大多数）可以自由执行，就像：
rdtsc rdtsc push 1 call sleep
在这种情况下，很清楚为什么两个rdtsc之间的区别（至少非常接近）为了0.为了防止这种情况，你需要执行一条CPU 永远不会重新排列的指令来执行乱序。 最常用的指令是CPUID 。 我链接的另一个答案（如果内存服务）大致从那里开始，关于正确/有效地使用CPUID执行此任务所需的步骤。
当然，Tim Post可能是正确的，而且你也会因为虚拟机而遇到问题。 尽管如此，就目前而言，即使在真实硬件上，也无法保证您的代码能够正常工作。
编辑：关于为什么代码可以工作：首先，指令可以无序执行的事实并不能保证它们会被执行。 其次， sleep （至少某些实现） sleep包含阻止rdtsc在其周围重新排列的序列化指令，而其他指令则不包含（或者可能包含它们，但仅在特定（但未指定）的情况下执行它们）。
你剩下的是几乎任何重新编译都可能改变的行为，甚至只是在一次运行和下一次运行之间。 它可以连续几十次产生极其准确的结果，然后因某些（几乎）完全无法解释的原因而失败（例如，某些其他过程完全发生的事情）。
我不能肯定地说你的代码究竟出了什么问题，但你正在为这么简单的指令做一些不必要的工作。 我建议你大大简化你的rdtsc代码。 您不需要进行64位数学运算，并且您不需要将该操作的结果存储为double。 您不需要在内联asm中使用单独的输出，您可以告诉GCC使用eax和edx。
以下是此代码的大大简化版本：
#include uint64_t rdtsc() { uint64_t ret; # if __WORDSIZE == 64 asm ("rdtsc; shl $32, %%rdx; or %%rdx, %%rax;" : "=A"(ret) : /* no input */ : "%edx" ); #else asm ("rdtsc" : "=A"(ret) ); #endif return ret; }
此外，你应该考虑打印出你从中得到的值，这样你就可以看出你是否已经拿出0或其他东西。
至于VMWare，请查看时间保持规范 （PDF链接）以及此线程 。 TSC指令（取决于客户操作系统）：
- 直接传递给真正的硬件（光伏客户）
- 在主处理器上执行VM时计算周期（Windows / etc）
注意，在＃2中， VM在主机处理器上执行。 如果我没记错的话，Xen也会出现同样的现象。 从本质上讲，您可以预期代码应该在半虚拟客户端上按预期工作。 如果模仿，那么期望硬件就像一致性完全是不合理的。
嗯，我不是积极的，但我怀疑问题可能在这一行内：
result =（double）hi *（1 << 30）* 4 + lo;
我怀疑你是否可以安全地在“无符号”中进行如此大的乘法……那通常不是32位数吗？ ……只是事实上你无法安全地乘以2 ^ 32并且不得不追加它作为额外的“* 4”添加到最后的2 ^ 30已经暗示了这种可能性…你可能需要将每个子组件hi和lo转换为double（而不是最后一个）并使用两个double进行乘法运算
你忘了在你的asm语句中使用volatile ，所以你告诉编译器asm语句每次产生相同的输出，就像纯函数一样。 （ volatile仅对没有输出的asm语句隐含。）
这就解释了为什么你得到的正好为零：编译器通过CSE（公共子表达式消除）将编译时的end-start优化为0 。
请参阅我关于获取CPU周期数的答案？ 对于__rdtsc()内在函数，@ Mysticial的答案有GNU C inline asm，我在这里引用：
// prefer using the __rdtsc() intrinsic instead of inline asm at all. uint64_t rdtsc(){ unsigned int lo,hi; __asm__ __volatile__ ("rdtsc" : "=a" (lo), "=d" (hi)); return ((uint64_t)hi << 32) | lo; }
这对32位和64位代码正常有效。