有什么方法可以触发 RDTSC 的传统模式？答案

【问题标题】：There is any way to trigger a legacy mode for RDTSC?有什么方法可以触发 RDTSC 的传统模式？
【发布时间】：2016-05-10 07:58:36
【问题描述】：

我重写了整个问题，人们显然不理解它。

RDTSC 用于计算 CPU 周期，它随 CPU 节流而变化。

目前，RDTSC 不会随 CPU 节流而变化。

一些旧的应用程序，预计 RDTSC 会随着 CPU 节流而变化。

我如何让 RDTSC 满足他们的期望？

我不想分析代码，我不想重写大量代码，我不想强迫用户弄乱 BIOS 或内核权限，我只想让遗留应用程序像他们应该。

【问题讨论】：

参见：stackoverflow.com/questions/23251795/… 和 stackoverflow.com/questions/8351944/…
我以前看过这两个，这有助于理解问题，但不要修复它。我不是在写一个新的应用程序，我是在尝试让遗留应用程序工作而不会对它们进行过多的修改......我不能只是到处替换他们的大部分代码。
人们一定很讨厌我，每次我问一个问题，我都会立即被否决，没有人解释原因。
如果我对您的理解正确，您已经拥有使用 RDTSC 的旧应用程序，并且您确实在寻找一种方法来运行现有的二进制文件，只需极少或无需修改，以便它们像在旧硬件上一样工作。我只能希望你不要雇佣那些为新项目编写原始代码的人。
@PeterCordes：自 1995 年以来，我一直在为 SMP x86 构建并行编程工具。我们一直使用 TSC 作为时序源。是的，在过去糟糕的日子里，有时线程从一个 CPU 切换到另一个 CPU 会给我们带来不一致的 TSC 计数。这不是不可用的。您只需要多次运行计时并抛出无意义的答案。是的，即使在 16 个核心系统上，它现在也好多了。

标签： assembly rdtsc

【解决方案1】：

简单地说，你不能通过轻按开关来做到这一点

英特尔开发人员手册 3B，第 17 章，明确阅读

不变的 TSC 将在所有 ACPI P-、C- 中以恒定速率运行。和 T 状态。这是向前发展的架构行为。

这是告诉您无法切换回之前的行为的另一种方式。

但是，如果您真的喜欢，可以尝试一下。

rdtsc 的值来自 IA32_TIME_STAMP_COUNTER，它是可写的。
所以你可以在不改变任何程序的情况下“伪造”rdtsc 的读取，但你需要一个驱动程序。
更改 IA32_TIME_STAMP_COUNTER 以调整内部时钟计数可能不是那么容易。

我不记得自复位后是否有计算内部时钟的性能事件，如果有，那么理论上您只需读取该值并写入 IA32_TIME_STAMP_COUNTER。
较新的 CPU 还支持 IA32_TSC_ADJUST，可用于以相对方式调整 TSC：从 IA32_TSC_ADJUST 中添加/减去的任何内容都会被添加/减去来自IA32_TIME_STAMP_COUNTER。因此，您可以减慢或加快计数器的速度。

无论您需要哪种方式：

创建驱动程序以交付给您的用户。可能没有安装它的权限。
要知道 CPU 的确切节流，与 gudok answer 的投票计数相反，性能计数器寄存器是唯一的方法。除非您想挂钩操作系统电源管理器功能/事件并进行有根据的猜测。
将该限制映射到 TSC 值。
选择更新 TSC 的频率（非常重要）。

【讨论】：

如果您正在编写驱动程序，性能计数器可能是最简单的方法。您可以获得自上次调整 TSC 以来的核心时钟数，这正是您需要的数字。即使您处于内核模式，您可以在其中以低开销访问操作系统对当前时钟速度的想法，但这并不能平均过去的 turbo up/down 事件历史。无论如何，当操作系统将 CPU 频率决策权交给内核时，Skylake 的效果最好，因此它可以比操作系统检查频率更频繁地调整频率。
请记住，您的 Windows 驱动程序或 Linux 内核模块应该告诉操作系统它不能再使用 TSC 作为时间源。每个核心只有一个 TSC，而不是每个进程或每个线程，因此弄乱它会破坏例如 Linux 上的gettimeofday()。将带有gettimeofday 实现的代码页映射到每个进程的地址空间。在没有constant_tsc 功能的系统上，它从不使用syscall 或任何东西，并与rdtsc 保持在用户空间中。因此，在 Linux 上，从 TSC 到非 TSC 的启动后更改可能会出现问题。 IDK。
@PeterCordes ：她确实说与他回答的投票数相反。我认为她基本上是在说 Gudok 是对的，但这并没有反映在投票中。
@MichaelPetch：啊，我明白了。我想我曾经想通了这一点，但是当我写完我的其他 cmets 时就忘记了。 >.

【解决方案2】：

我最近因为不相关的原因偶然发现了这个：

AMD Bulldozer 系列 (15h) CPU 具有新的 MSR：时间戳计数器比率 (TscRateMsr)、as mentioned in AMD's optimization manual。他们建议 VMM“使用时间戳计数器比率功能来调整来宾虚拟机的 TSC 频率”（第 12.16 节），但您也可以使用它来根据当前的频率缩放设置更改比率。

有关时间戳计数器比率 MSR 的更多信息，请参阅第 3.12 节“MSR - BIOS 和内核开发人员指南 (BKDG) 中的 MSRC000_0xxx”，适用于 AMD 系列 15h 型号 00h-0Fh 处理器.

IDK 如果英特尔有类似的东西；没看过。

【讨论】：

哇，好消息！我会对此进行更多研究，因为到目前为止我发现的信息很模糊，但它可能是正确的轨道。也许你会以接受的答案结束:)
是的，英特尔应该have something similar。但是，如果我在快速阅读后没有错的话，它只会影响 VMM 客人。所以我不确定它是否能解决 OP 问题。
我没有检查，AMD 的 MSR 也可能只影响来宾虚拟机。这个想法已经需要连接到操作系统的频率缩放调节器，现在它可能需要在来宾 VM 中运行您的代码......感谢您指出这一点，@Margaret。几乎可以肯定的是，禁用 turbo 并强制 CPU 达到正常的最大速度更容易。
是的，它仅适用于访客 VM :( 至于禁用 turbo：这并不能解决问题，因为现代 RDTSC 标准不强制它返回与时钟远程相关的值，一个 CPU如果它想要的话，可以有一个 100mhz... 或 10000000ghz... 等等，所以任何使用 RDTSC 计算时钟周期的软件都将获得定时器周期，而不是 CPU，即使禁用了 turbo。
@speeder：这在实践中会发生吗？据我了解，英特尔 CPU 以“额定”时钟速度运行其 TSC。关于 AMD 的 IDK。无论如何，只要 TSC 与实际内核时钟周期的比率恒定，您就可以轻松转换。

【解决方案3】：

使用 CPU 性能计数器。在 Linux 中可以使用 perf_event_open 系统调用来使用它们。或者，您也可以通过运行 perf 实用程序来全局测量您的程序需要多少 CPU 周期。

【讨论】：

在我测量之后，我如何将信息反馈给程序？编辑：同样，在 Windows 上。
perf_event_open 旨在衡量代码的细粒度和平。不幸的是，我无法为 Windows 推荐任何类似的工具（很可能您需要使用编译器内部函数来设置 CPU 计数器）。