kode mesin x86-64 (panggilan sistem Linux): 78 byte
Waktu putar-putar RDTSC , Linuxsys_write
panggilan sistem .
x86-64 tidak menyediakan cara yang nyaman untuk menanyakan frekuensi "jam referensi" RDTSC pada waktu berjalan. Anda dapat membaca MSR (dan melakukan perhitungan berdasarkan itu) , tetapi itu membutuhkan mode kernel, atau pembukaan root + /dev/cpu/%d/msr
, jadi saya memutuskan untuk membuat frekuensi konstan-waktu build. (MenyesuaikanFREQ_RDTSC
seperlunya: konstanta 32-bit tidak akan mengubah ukuran kode mesin)
Perhatikan bahwa CPU x86 selama beberapa tahun telah memperbaiki frekuensi RDTSC sehingga dapat digunakan sebagai sumber waktu, bukan penghitung kinerja siklus clock inti kecuali jika Anda mengambil langkah untuk menonaktifkan perubahan frekuensi. (Ada penghitung perf aktual untuk menghitung siklus CPU nyata.) Biasanya itu berdetak pada frekuensi stiker nominal, misalnya 4.0GHz untuk i7-6700k saya terlepas dari turbo atau hemat daya. Bagaimanapun, waktu tunggu yang sibuk ini tidak tergantung pada rata-rata beban (seperti loop penundaan yang dikalibrasi), dan juga tidak sensitif terhadap penghematan daya CPU.
Kode ini akan berfungsi untuk x86 apa pun dengan frekuensi referensi di bawah 2 ^ 32 Hz, yaitu hingga ~ 4,29 GHz. Di luar itu, timestamp 32 rendah akan membungkus semua jalan dalam 1 detik, jadi saya harus melihat edx
32 bit hasil yang tinggi juga.
Ringkasan :
dorong 00:00:00\n
tumpukan. Kemudian dalam satu lingkaran:
sys_write
panggilan sistem
- ADC-loop atas angka (dimulai dengan yang terakhir) untuk peningkatan waktu dengan 1. Wrapping / carry-out ditangani dengan
cmp
/ cmov
, dengan hasil CF menyediakan carry-in untuk digit berikutnya.
rdtsc
dan menghemat waktu mulai.
- putar
rdtsc
sampai delta>> kutu per detik dari frekuensi RDTSC.
Daftar NASM:
1 Address ; mov %1, %2 ; use this macro to copy 64-bit registers in 2 bytes (no REX prefix)
2 Machine code %macro MOVE 2
3 bytes push %2
4 pop %1
5 %endmacro
6
7 ; frequency as a build-time constant because there's no easy way detect it without root + system calls, or kernel mode.
8 FREQ_RDTSC equ 4000000000
9 global _start
10 _start:
11 00000000 6A0A push 0xa ; newline
12 00000002 48BB30303A30303A3030 mov rbx, "00:00:00"
13 0000000C 53 push rbx
14 ; rsp points to `00:00:00\n`
20
21 ; rbp = 0 (Linux process startup. push imm8 / pop is as short as LEA for small constants)
22 ; low byte of rbx = '0'
23 .print:
24 ; edx potentially holds garbage (from rdtsc)
25
26 0000000D 8D4501 lea eax, [rbp+1] ; __NR_write = 1
27 00000010 89C7 mov edi, eax ; fd = 1 = stdout
28 MOVE rsi, rsp
28 00000012 54 <1> push %2
28 00000013 5E <1> pop %1
29 00000014 8D5008 lea edx, [rax-1 + 9] ; len = 9 bytes.
30 00000017 0F05 syscall ; sys_write(1, buf, 9)
31
32 ;; increment counter string: least-significant digits are at high addresses (in printing order)
33 00000019 FD std ; so loop backwards from the end, wrapping each digit manually
34 0000001A 488D7E07 lea rdi, [rsi+7]
35 MOVE rsi, rdi
35 0000001E 57 <1> push %2
35 0000001F 5E <1> pop %1
36
37 ;; edx=9 from the system call
38 00000020 83C2FA add edx, -9 + 3 ; edx=3 and set CF (so the low digit of seconds will be incremented by the carry-in)
39 ;stc
40 .string_increment_60: ; do {
41 00000023 66B93902 mov cx, 0x0200 + '9' ; saves 1 byte vs. ecx.
42 ; cl = '9' = wrap limit for manual carry of low digit. ch = 2 = digit counter
43 .digitpair:
44 00000027 AC lodsb
45 00000028 1400 adc al, 0 ; carry-in = cmp from previous iteration; other instructions preserve CF
46 0000002A 38C1 cmp cl, al ; manual carry-out + wrapping at '9' or '5'
47 0000002C 0F42C3 cmovc eax, ebx ; bl = '0'. 1B shorter than JNC over a MOV al, '0'
48 0000002F AA stosb
49
50 00000030 8D49FC lea ecx, [rcx-4] ; '9' -> '5' for the tens digit, so we wrap at 59
51 00000033 FECD dec ch
52 00000035 75F0 jnz .digitpair
53 ; hours wrap from 59 to 00, so the max count is 59:59:59
54
55 00000037 AC lodsb ; skip the ":" separator
56 00000038 AA stosb ; and increment rdi by storing the byte back again. scasb would clobber CF
57
58 00000039 FFCA dec edx
59 0000003B 75E6 jnz .string_increment_60
60
61 ; busy-wait for 1 second. Note that time spent printing isn't counted, so error accumulates with a bias in one direction
62 0000003D 0F31 rdtsc ; looking only at the 32-bit low halves works as long as RDTSC freq < 2^32 = ~4.29GHz
63 0000003F 89C1 mov ecx, eax ; ecx = start
64 .spinwait:
65 ; pause
66 00000041 0F31 rdtsc ; edx:eax = reference cycles since boot
67 00000043 29C8 sub eax, ecx ; delta = now - start. This may wrap, but now we have the delta ready for a normal compare
68 00000045 3D00286BEE cmp eax, FREQ_RDTSC ; } while(delta < counts_per_second)
69 ; cmp eax, 40 ; fast count to test printing
70 0000004A 72F5 jb .spinwait
71
72 0000004C EBBF jmp .print
next address = 0x4E = size = 78 bytes.
Batalkan komentar pada pause
instruksi untuk menghemat daya yang signifikan: ini memanaskan satu inti hingga ~ 15 derajat C tanpa pause
, tetapi hanya pada ~ 9 dengan pause
. (Di Skylake, di mana pause
tidur untuk ~ 100 siklus, bukan ~ 5. Saya pikir itu akan menghemat lebih banyak jika rdtsc
tidak juga lambat-ish sehingga CPU tidak melakukan banyak waktu).
Versi 32-bit akan lebih pendek beberapa byte, misalnya menggunakan versi 32-bit ini untuk mendorong string awal 00: 00: 00 \ n.
16 ; mov ebx, "00:0"
17 ; push rbx
18 ; bswap ebx
19 ; mov dword [rsp+4], ebx ; in 32-bit mode, mov-imm / push / bswap / push would be 9 bytes vs. 11
Dan juga menggunakan 1 byte dec edx
. The int 0x80
system call ABI tidak akan menggunakan esi / edi, sehingga register setup untuk syscall vs lodsb / stosb mungkin lebih sederhana.