如何保证RDTSC是准确的？

Question

我了解到 RDTSC 可能会给出错误的读数，因此不应依赖它。
这是真的吗？如果是这样，我们可以做些什么？

Answer 1

非常旧的 CPU 有一个准确的 RDTSC。

问题

但是较新的 CPU 有问题。
工程师们认为 RDTSC 非常适合显示时间。
但是，如果 CPU 限制频率，RDTSC 就无法告诉时间。
上述脑残工程师随后决定通过让 TSC 始终以相同的频率运行来“解决”这个问题，即使 CPU 变慢也是如此。

这具有 TSC 可用于显示经过（挂钟）时间的“优势”。然而，它使 TSC 无用 对分析的用处不大。

如何判断你的 CPU 有没有坏

您可以通过读取 CPUID 中的TSC_invariant 位来判断您的 CPU 是否正常。

将EAX设置为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，那么您的 CPU 已损坏，您需要确保在全速运行 CPU 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% 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 开头。
然后，我将这 100 万次运行计时 10 倍，并采用这些尝试中最短的时间。

与理论时间的比较表明，这给出了非常准确的结果。