x86 - 如何保证RDTSC是准确的？

Question

我读过 RDTSC 可以给出错误的读数，不应依赖。
这是真的吗？如果是这样，可以做些什么？

Answer 1

非常旧的 CPU 有一个准确的 RDTSC。
问题
然而，较新的 CPU 有问题。
工程师们认为 RDTSC 非常适合告诉时间。
但是，如果 CPU 限制频率，则 RDTSC 将无法告诉时间。
前面提到的脑残工程师决定通过让 TSC 始终以相同的频率运行来“解决”这个问题，即使 CPU 速度变慢。
这具有“优势”，即 TSC 可用于告知已用(挂钟)时间。然而，它使 TSC 对分析没有用处。
如何判断你的CPU没有坏
您可以通过阅读 TSC_invariant 来判断您的 CPU 是否正常。 CPUID 中的位。
套装EAX到 80000007H 并读取 EDX 的第 8 位.
如果它是 0，那么你的 CPU 没问题。
如果它是 1，那么你的 CPU 坏了，你需要确保在 CPU 全速运行时进行配置。

function IsTimerBroken: boolean;
{$ifdef CPUX86}
asm
  //Make sure RDTSC measure CPU cycles, not wall clock time.
  push ebx
  mov eax,$80000007  //Has TSC Invariant support?
  cpuid
  pop ebx
  xor eax,eax        //Assume no
  and edx,$10        //test TSC_invariant bit
  setnz al           //if set, return true, your PC is broken.
end;
{$endif}
  //Make sure RDTSC measure CPU cycles, not wall clock time.
{$ifdef CPUX64}
asm
  mov r8,rbx
  mov eax,$80000007  //TSC Invariant support?
  cpuid
  mov rbx,r8
  xor eax,eax
  and edx,$10 //test bit 8
  setnz al
end;
{$endif}

如何解决乱序执行问题
见: http://www.intel.de/content/dam/www/public/us/en/documents/white-papers/ia-32-ia-64-benchmark-code-execution-paper.pdf
使用以下代码:

function RDTSC: int64;
{$IFDEF CPUX64}
asm
  {$IFDEF AllowOutOfOrder}
  rdtsc
  {$ELSE}
  rdtscp        // On x64 we can use the serializing version of RDTSC
  push rbx      // Serialize the code after, to avoid OoO sneaking in
  push rax      // later instructions before the RDTSCP runs.
  push rdx      // See: http://www.intel.de/content/dam/www/public/us/en/documents/white-papers/ia-32-ia-64-benchmark-code-execution-paper.pdf
  xor eax,eax
  cpuid
  pop rdx
  pop rax
  pop rbx
  {$ENDIF}
  shl rdx,32
  or rax,rdx
  {$ELSE}
{$IFDEF CPUX86}
asm
  {$IFNDEF AllowOutOfOrder}
  xor eax,eax
  push ebx
  cpuid         // On x86 we can't assume the existance of RDTSP
  pop ebx       // so use CPUID to serialize
  {$ENDIF}
  rdtsc
  {$ELSE}
error!
{$ENDIF}
{$ENDIF}
end;

如何在损坏的 CPU 上运行 RDTSC
诀窍是强制 CPU 以 100% 的速度运行。
这通常通过多次运行示例代码来完成。
我通常使用 1.000.000 开始。
然后我将这 100 万次运行计时 10 倍，并使用这些尝试中最短的时间。
与理论时序的比较表明，这给出了非常准确的结果。