【ARM v8】如何在ARM上实现x86的rdtsc()函数

博主未授权任何人或组织机构转载博主任何原创文章,感谢各位对原创的支持!
博主链接

本人就职于国际知名终端厂商,负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作,目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕:
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解(云计算,边缘计算,端计算)
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

文章目录

  • 如何在ARM上实现x86的rdtsc()函数
  • 一、使用ARMv8提供的独立定时器CNTVCT_EL0
  • 二、使用ARMv8的PMU计数器PMCCNTR_EL0
    • 2.1 关键寄存器介绍
      • PMCCNTR_EL0(Performance Monitors Cycle Count Register)
      • PMCR_EL0(Performance Monitors Control Register)
      • PMUSERENR_EL0(Performance Monitors User Enable Register)
      • PMCNTENCLR_EL0(Performance Monitors Count Enable Clear register)
    • 2.2 内核使能代码
    • 2.3 用户态代码
    • 2.4 测试时遇到的问题



如何在ARM上实现x86的rdtsc()函数


在这里插入图片描述

一、使用ARMv8提供的独立定时器CNTVCT_EL0

       System counter是Arm64下独立于CPU core的计数器,在系统上电时,会给此计数器设置固定的频率。一个映射System counter计数器内容的寄存器为CNTVCT_EL0,可在用户态下读取此寄存器获取counter值。而CNTFRQ_EL0保存的是counter的频率值(详细内容参考《【ARMv8】通用定时器总结》)。通过下面的函数实现获取counter值及频率值:

static inline uint64_t 
arm64_cntvct(void) 
{   uint64_t tsc;   asm volatile("mrs %0, cntvct_el0" : "=r" (tsc));   return tsc; 
} static inline uint64_t 
arm64_cntfrq(void)
{   uint64_t freq;   asm volatile("mrs %0, cntfrq_el0" : "=r" (freq));   return freq; 
} static inline uint64_t 
rdtsc(void) 
{return arm64_cntvct();
}

但是System counter的精度从Armv8.0到Armv8.5,范围通常在1-50MHz;从Armv8.6开始,以1GHz的固定频率递增。虽然1GHz的频率已经足够高了,但是还是达不到CPU cycle级别的精度


二、使用ARMv8的PMU计数器PMCCNTR_EL0

       在ARMv8中,有Performance Monitors Control Register系列寄存器,其中PMCCNTR_EL0就类似于x86的TSC寄存器。但是如果想在用户态访问这些寄存器,需要在内核代码中开启PMU用户态访问开关。

2.1 关键寄存器介绍

PMCCNTR_EL0(Performance Monitors Cycle Count Register)

保存了处理器周期计数器的值,其结构如下:
在这里插入图片描述

PMCR_EL0(Performance Monitors Control Register)

PMU配置寄存器,其结果如下:

在这里插入图片描述
其中和我们关系密切的几个参数含义:

  • LC:设置为1,表示开启64bit的周期计数器;否则,使用32bit的计数器(32bit的已经摒弃);
  • D:设置为1,表示每64个时钟周期,计时器累加一次(已经摒弃);否则,每个时钟周期计数器累加一次;
  • C:设置为1,表示重置计数器;
  • E:设置为1,表示开启计数器PMCCNTR_EL0;

PMUSERENR_EL0(Performance Monitors User Enable Register)

用于开启或关闭用户态下是否可以访问PMU寄存器,相关结构如下:

在这里插入图片描述
其中和我们关系密切的几个参数含义:

  • ER:设置为1,表示用户态下可以读写PMU寄存器;否则不可以读写;
  • EN:设置为1,表示用户态软件可以访问所有PMU特定的寄存器;

PMCNTENCLR_EL0(Performance Monitors Count Enable Clear register)

设置启用的计数器和事件计数器,相关结构如下:

在这里插入图片描述
其中和我们关系密切的几个参数含义:

  • C:设置为1,表示启用PMCCNTR_EL0计数器;

2.2 内核使能代码

/*                                                                             * Enable user-mode ARM performance counter access.                            */                                                                           
#include <linux/kernel.h>                                                      
#include <linux/module.h>                                                      
#include <linux/smp.h>                                                         #define ARMV8_PMCR_MASK         0x3f                                                                    
#define ARMV8_PMCR_E            (1 << 0) /* Enable all counters */                                      
#define ARMV8_PMCR_P            (1 << 1) /* Reset all counters */                                       
#define ARMV8_PMCR_C            (1 << 2) /* Cycle counter reset */                                      
#define ARMV8_PMCR_D            (1 << 3) /* CCNT counts every 64th cpu cycle */                         
#define ARMV8_PMCR_X            (1 << 4) /* Export to ETM */                                            
#define ARMV8_PMCR_DP           (1 << 5) /* Disable CCNT if non-invasive debug*/                        
#define ARMV8_PMCR_LC           (1 << 6) /* Cycle Counter 64bit overflow*/
#define ARMV8_PMCR_N_SHIFT      11       /* Number of counters supported */                             
#define ARMV8_PMCR_N_MASK       0x1f                                                                    #define ARMV8_PMUSERENR_EN_EL0  (1 << 0) /* EL0 access enable */                                        
#define ARMV8_PMUSERENR_CR      (1 << 2) /* Cycle counter read enable */                                
#define ARMV8_PMUSERENR_ER      (1 << 3) /* Event counter read enable */                                static inline u32 armv8pmu_pmcr_read(void)                                                              
{                                                                                                       u64 val=0;                                                                                      asm volatile("mrs %0, pmcr_el0" : "=r" (val));                                                  return (u32)val;                                                                                
}                                                                                                       
static inline void armv8pmu_pmcr_write(u32 val)                                                         
{                                                                                                       val &= ARMV8_PMCR_MASK;                                                                         isb();                                                                                          asm volatile("msr pmcr_el0, %0" : : "r" ((u64)val));                                            
}       static void                                                                                            
enable_cpu_counters(void* data)                                                                         
{                                                                                                       u32 val=0;                                                         asm volatile("msr pmuserenr_el0, %0" : : "r"(0xf));                                                   asm volatile("msr PMCNTENSET_EL0, %0" :: "r" ((u32)(1<<31)));armv8pmu_pmcr_write(armv8pmu_pmcr_read() | ARMV8_PMCR_E|ARMV8_PMCR_LC);   printk("\nCPU:%d ", smp_processor_id());
}                                                                                                       static void                                                                                            
disable_cpu_counters(void* data)                                                                        
{                                                                                                                                                                                                   printk(KERN_INFO "\ndisabling user-mode PMU access on CPU #%d",                       smp_processor_id());                                                                                   /* Program PMU and disable all counters */                                                            armv8pmu_pmcr_write(armv8pmu_pmcr_read() |~ARMV8_PMCR_E);                                              asm volatile("msr pmuserenr_el0, %0" : : "r"((u64)0));                                                                                                                                                
}                                                                                                       static int __init                                                                                       
init(void)                                                                                              
{                                                                       isb();on_each_cpu(enable_cpu_counters, NULL, 1);                                                             printk(KERN_INFO "Enable Access PMU Initialized");                                                       return 0;                                                                                              
}                                                                                                       static void __exit                                                                                      
fini(void)                                                                                              
{                                                                                                       on_each_cpu(disable_cpu_counters, NULL, 1);                                                            printk(KERN_INFO "Access PMU Disabled");                                                          
}                                                                                                       module_init(init);                                                                                      
module_exit(fini);
module_license("GPL");

2.3 用户态代码

#include <stdio.h>#define u64 unsigned long long
#define isb()       asm volatile("isb" : : : "memory")static inline u64 arch_counter_get_cntpct(void)
{u64 cval;isb();asm volatile("mrs %0, PMCCNTR_EL0" : "+r"(cval));return cval;
}

2.4 测试时遇到的问题

可能有同学会用下面的代码测试定时精度,

int main()
{u64 begin,end;begin = arch_counter_get_cntpct();sleep(1);end= arch_counter_get_cntpct();printf("The count is %llu.\n",end-begin);return 0;
}

但是会发现使用统计的计数值与CPU当前的始终频率计算后,时间不是1s。这是因为Linux的省电功能导致的,sleep会使当前进程让出CPU,如果此时CPU任务队列中没有任务,就会进入低功耗(例如,WFI)甚至offline,如果进入上述状态PMU计数器就会停止计数,导致计数值不准确。

毕竟PMU是为调式使用的,如果此时CPU没有任务,也确实没有必要继续统计了。所以使用PMU寄存器计数是,不应该有主动让出CPU的行为,可能会导致计数不准确。

可以尝试关闭省电模式:

echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu<X>/cpuidle/state<Y>/disable


在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/45095.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

LeetCode 热题 100(五):54. 螺旋矩阵、234. 回文链表、21. 合并两个有序链表

题目一&#xff1a; 54. 螺旋矩阵https://leetcode.cn/problems/spiral-matrix/ 题目要求&#xff1a; 思路&#xff1a;一定要先找好边界。如下图 &#xff0c;上边界是1234&#xff0c;右边界是8、12&#xff0c;下边界是9、10、11&#xff0c;左边界是5&#xff0c;所以可…

滑块验证码-接口返回base64数据

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言所需包图片示例使用方法提示前言 滑动验证码在实际爬虫开发过程中会遇到很多,不同网站返回的数据也是千奇百怪。这里分享一种接口返回base64格式的情况以及处理方式 所需包 opencv-python、…

vue3 路由缓存问题

目录 解决问题的思路&#xff1a; 解决问题的方案&#xff1a; 1、给roter-view添加key&#xff08;破坏复用机制&#xff0c;强制销毁重建&#xff09; 2、使用beforeRouteUpdate导航钩子 3、使用watch监听路由 vue3路由缓存&#xff1a;当用户从/users/johnny导航到/use…

比较杂的html元素

文章目录 abbrtimebqblockquotebrhrmetalink abbr 表示缩写 time 踢动给浏览器或搜索引擎阅读的事件&#xff1b;看着没什么效果 b 以前是一个无语义元素&#xff0c;主要用于加粗字体&#xff0c;有了css之后&#xff0c;加粗就不需要b元素了。 现在作为提醒注意&#xf…

C#判断字符串中有没有字母,正则表达式、IsLetter

要判断字符串中是否包含字母&#xff0c;可以使用正则表达式或者循环遍历字符串的方式。 方法一&#xff1a;使用正则表达式 using System.Text.RegularExpressions;string input "Hello123"; bool containsLetter Regex.IsMatch(input, "[a-zA-Z]");上…

【Java】Maven配置文件帮助文档(settings.xml 和 pom.xml)

文章目录 1. settings.xml1.1 localRepository1.2 interactiveMode1.3 offline1.4 pluginGroups1.5 proxies1.6 servers1.7 mirrors1.8 profiles1.9 activeProfiles 2. pom.xml2.1 本项目信息2.2 父项目信息2.3 prerequisites2.4 issueManagement2.5 ciManagement2.6 inception…

Linux网络编程:Socket套接字编程(Server服务器 Client客户端)

文章目录&#xff1a; 一&#xff1a;定义和流程分析 1.定义 2.流程分析 3.网络字节序 二&#xff1a;相关函数 IP地址转换函数inet_pton inet_ntop&#xff08;本地字节序 网络字节序&#xff09; socket函数(创建一个套接字) bind函数(给socket绑定一个服务器地址结…

Git概述

目录 一、什么是Git 二、什么是版本控制系统 三、Git和SVN对比 SVN集中式 SVN优缺点 Git分布式 Git优缺点 四、Git工作流程 四个工作区域 工作流程 五、Git下载与安装 一、什么是Git 很多人都知道&#xff0c;林纳斯托瓦兹在1991年创建了开源的Linux&#xff0c;从…

不是说嵌入式是风口吗,那为什么工作还那么难找?

最近确实有很多媒体、机构渲染嵌入式可以拿高薪&#xff0c;这在行业内也是事实&#xff0c;但前提是你有足够的竞争力&#xff0c;真的懂嵌入式。 时至今日&#xff0c;能做嵌入式程序开发的人其实相当常见&#xff0c;尤其是随着树莓派、Arduino等开发板的普及&#xff0c;甚…

[NLP] BERT模型参数量

一 BERT_Base 110M参数拆解 BERT_base模型的110M的参数具体是如何组成的呢&#xff0c;我们一起来计算一下&#xff1a; 刚好也能更深入地了解一下Transformer Encoder模型的架构细节。 借助transformers模块查看一下模型的架构&#xff1a; import torch from transformers …

Linux 线程库中的接口介绍

1.pthread_create()创建线程 pthread_create()的语法形式&#xff1a; 参数解释&#xff1a; 第一个参数thread&#xff1a;事先创建好的pthread_t类型的参数。成功时thread指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。 第二个参数attr&#xff1a;用于定制各种不同的线程属性…

SQL Monitor Crack,PostgreSQL监控的传入复制图表

SQL Monitor Crack,PostgreSQL监控的传入复制图表  现在&#xff0c;您可以在从Estate页面导出的Microsoft Excel报告的摘要标题中看到UTC偏移量。 添加了PostgreSQL监控的传入复制图表。 Microsoft PowerShell API现在支持将使用New-SqlMonitorWindowsHost和New-SqlMonitorin…

QT-播放原始PCM音频流

QT multimedia audioplay.h /************************************************************************* 接口描述&#xff1a;原始音频播放类 拟制&#xff1a; 接口版本&#xff1a;V1.0 时间&#xff1a;20220922 说明&#xff1a; ********************************…

【二叉树】450. 删除二叉搜索树中的节点

450. 删除二叉搜索树中的节点 解题思路 搭建框架如果当前节点只有一个子节点 那么直接返回该节点拥有两个子节点 循环找到右边的最小值节点 也就是不断找左孩子 /*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {* int val;* TreeNode left;* …

RN 之 TODO

调研&#xff1a; 好处&#xff1a; 前端技术栈&#xff0c;代码容易迁移 跨ios&#xff0c;安卓端&#xff0c;一次编写同时部署 坏处&#xff1a; 难于工程init/构建 antd难于集成&#xff0c;db难于集成&#xff0c;缺乏树控件 可能有功能无法实现&#xff0c;例如x/…

pythond assert 0 <= colx < X12_MAX_COLS AssertionError

python使用xlrd读取excel时&#xff0c;报错&#xff1a; assert 0 < colx < X12_MAX_COLS AssertionError 大意是excel列太多了。主要是xlrd库的问题。最好的方法是不用它&#xff0c;但是我用的其他人提供的工具用到它&#xff0c;没法改。 尝试手动删除excel的列&am…

【AI大模型】训练Al大模型

大模型超越AI 前言 洁洁的个人主页 我就问你有没有发挥&#xff01; 知行合一&#xff0c;志存高远。 目前所指的大模型&#xff0c;是“大规模深度学习模型”的简称&#xff0c;指具有大量参数和复杂结构的机器学习模型&#xff0c;可以处理大规模的数据和复杂的问题&#x…

MybatisPlus整合p6spy组件SQL分析

目录 p6spy java为什么需要 如何使用 其他配置 p6spy p6spy是一个开源项目&#xff0c;通常使用它来跟踪数据库操作&#xff0c;查看程序运行过程中执行的sql语句。 p6spy将应用的数据源给劫持了&#xff0c;应用操作数据库其实在调用p6spy的数据源&#xff0c;p6spy劫持到…

Unity框架学习--音频管理器

using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine;/// <summary> /// 音频管理器 /// </summary> public class AudioManager : SingletonMonoAutoBase1_DonDestoryOnLoad<AudioManager> {//各个声道的AudioSource组件AudioS…

c#实现依赖注入

当谈到C#中的依赖注入(Dependency Injection,DI)时,我们可以使用一个简单的示例来说明它是如何工作的。依赖注入是一种设计模式,用于将依赖关系从一个类传递到另一个类,以实现松耦合和可测试性。 假设我们有一个简单的订单处理应用程序,其中包含两个主要类:OrderServi…