汇编 x86 (16bit)：更准确的时间测量

Question

我正在使用 DOSBox 在 TASM 16 位编程，这是今天的问题： 使用 DOS INT 21h/2Ch 我可以获得系统当前的百分之一秒。 这很好，一切都......直到它不是。

看，我正在寻找以毫秒为单位的至少半准确的时间测量，我确信这是可能的。

你问为什么？看看INT 15h/86h。 使用此中断，我可以在 微秒 内延迟程序。 如果存在这样的精度，我敢肯定，获得毫秒数将是在公园里散步。

我有一些想法：使用每 1/1024 秒发生一次的INT 70h，但我不知道如何监听中断，我也不想要一个不能被 10 整除的计时系统。

到目前为止，这个问题已经占据了我的大部分时间，但我无法在网上找到现有的解决方案。

提前干杯。

Answer 1

非常感谢 cmets 中的 Peter Cordes 的回答，我现在将答案发布给其他计划使用 30 年前老式编译器的人。

粗略地说，您可以在 16 位 TASM 中获得的最佳时钟仍然不足以保证准确性。 幸运的是，在 TASM 中，您可以使用 .386 指令“解锁”32 位模式（如 here 所述）。

然后，您可以使用RDTSC 命令（读取时间戳计数器），但是有一个问题.. 它在 TASM 中不存在。 它不存在的事实对我们毫无用处，因为所有命令都在 TASM（通常称为助记符）中只是替换操作码，它定义了 CPU 可以运行的每条指令。

当 Intel Pentium CPU 发布时，包含用于 RDTSC 的 OpCode，所以如果你有它的 CPU 及更高版本...你很好。

现在，如果 TASM 中不存在 RDTSC 指令，我们如何运行它？ （但在我们的 CPU 中）

在 TASM 中，有一条指令叫做db，通过它我们可以直接运行 OpCode。

正如 here 所见，我们需要做的是运行 RDTSC：db 0Fh, 31h。

就是这样！您现在可以轻松地运行此指令，您的程序仍然会一团糟，但定时会一团糟！

Answer 2

在 16 位 PC 兼容 x86 系统中，PIT（可编程间隔定时器）使用 1.19318MHz 的时钟输入来递减 16 位计数器。每当计数器在 2¹⁶ = 65536 增量后回绕时，都会产生中断。 BIOS 提供的 ISR（中断服务例程）对其进行处理，然后以 1.19318MHz / 65536 ~= 18.2 Hz 的频率递增一个软件计数器。

在DOS等实模式操作系统下，16位PIT计数器可以直接从相关端口分两个8位块读取，这个数据可以结合软件维护的tick counter实现毫秒级解决。基本上，最后使用 48 位滴答计数器，其中由 BIOS 维护的 32 位软件计数器构成最高有效位，而 16 位 PIT 计数器构成最低有效位。

由于并非一举读取所有数据，因此存在必须适当处理竞争条件的风险。此外，一些 BIOS 用于将 PIT 编程为方波发生器，而不是简单的速率计数器。虽然这不会干扰递增软件节拍的任务，但会干扰 PIT 计数器寄存器与软件节拍的直接组合。这需要对 PIT 进行一次一次性初始化，以确保它在速率计数模式下运行。

下面是 16 位汇编代码，封装为 Turbo Pascal 单元，多年来我一直使用它来实现毫秒级精度的稳健计时。这里从滴答计数到毫秒的转换有点像一个黑匣子。我丢失了它的设计文档，现在无法快速重建它。我记得这个定点计算的抖动足够小，可以可靠地测量毫秒。 Turbo-Pascal 的调用约定要求在 DX:AX 寄存器对中返回一个 32 位整数结果。

UNIT Time;   { Copyright (c) 1989-1993 Norbert Juffa }

INTERFACE

FUNCTION Clock: LONGINT;             { same as VMS; time in milliseconds }


IMPLEMENTATION

FUNCTION Clock: LONGINT; ASSEMBLER;
ASM
             PUSH    DS              { save caller's data segment }
             MOV     DS, Seg0040     {  access ticker counter }
             MOV     BX, 6Ch         { offset of ticker counter in segm.}
             MOV     DX, 43h         { timer chip control port }
             MOV     AL, 4           { freeze timer 0 }
             PUSHF                   { save caller's int flag setting }
             CLI                     { make reading counter an atomic operation}
             MOV     DI, DS:[BX]     { read BIOS ticker counter }
             MOV     CX, DS:[BX+2]
             STI                     { enable update of ticker counter }
             OUT     DX, AL          { latch timer 0 }
             CLI                     { make reading counter an atomic operation}
             MOV     SI, DS:[BX]     { read BIOS ticker counter }
             MOV     BX, DS:[BX+2]
             IN      AL, 40h         { read latched timer 0 lo-byte }
             MOV     AH, AL          { save lo-byte }
             IN      AL, 40h         { read latched timer 0 hi-byte }
             POPF                    { restore caller's int flag }
             XCHG    AL, AH          { correct order of hi and lo }
             CMP     DI, SI          { ticker counter updated ? }
             JE      @no_update      { no }
             OR      AX, AX          { update before timer freeze ? }
             JNS     @no_update      { no }
             MOV     DI, SI          { use second }
             MOV     CX, BX          {  ticker counter }
@no_update:  NOT     AX              { counter counts down }
             MOV     BX, 36EDh       { load multiplier }
             MUL     BX              { W1 * M }
             MOV     SI, DX          { save W1 * M (hi) }
             MOV     AX, BX          { get M }
             MUL     DI              { W2 * M }
             XCHG    BX, AX          { AX = M, BX = W2 * M (lo) }
             MOV     DI, DX          { DI = W2 * M (hi) }
             ADD     BX, SI          { accumulate }
             ADC     DI, 0           {  result }
             XOR     SI, SI          { load zero }
             MUL     CX              { W3 * M }
             ADD     AX, DI          { accumulate }
             ADC     DX, SI          {  result in DX:AX:BX }
             MOV     DH, DL          { move result }
             MOV     DL, AH          {  from DL:AX:BX }
             MOV     AH, AL          {   to }
             MOV     AL, BH          {    DX:AX:BH }
             MOV     DI, DX          { save result }
             MOV     CX, AX          {  in DI:CX }
             MOV     AX, 25110       { calculate correction }
             MUL     DX              {  factor }
             SUB     CX, DX          { subtract correction }
             SBB     DI, SI          {  factor }
             XCHG    AX, CX          { result back }
             MOV     DX, DI          {  to DX:AX }
             POP     DS              { restore caller's data segment }
END;


BEGIN
   Port [$43] := $34;                { need rate generator, not square wave }
   Port [$40] := 0;                  { generator as programmed by some BIOSes }
   Port [$40] := 0;                  { for timer 0 }
END. { Time }