Mã máy x86-64 (cuộc gọi hệ thống Linux): 78 byte
Thời gian quay vòng RDTSC , sys_write
gọi hệ thống Linux .
x86-64 không cung cấp một cách thuận tiện để truy vấn tần số "đồng hồ tham chiếu" RDTSC trong thời gian chạy. Bạn có thể đọc MSR (và thực hiện phép tính dựa trên đó) , nhưng yêu cầu chế độ kernel, hoặc root + open /dev/cpu/%d/msr
, vì vậy tôi quyết định biến tần số thành hằng số thời gian xây dựng. (Điều chỉnhFREQ_RDTSC
khi cần thiết: mọi hằng số 32 bit sẽ không thay đổi kích thước của mã máy)
Lưu ý rằng CPU x86 trong vài năm đã cố định tần số RDTSC để có thể sử dụng làm nguồn thời gian, không phải là bộ đếm hiệu suất chu kỳ xung nhịp lõi trừ khi bạn thực hiện các bước để tắt thay đổi tần số. (Có bộ đếm hoàn hảo thực tế để đếm chu kỳ CPU thực.) Thông thường, nó đánh dấu ở tần số nhãn danh nghĩa, ví dụ 4.0GHz cho i7-6700k của tôi bất kể turbo hay tiết kiệm điện. Dù sao, thời gian chờ bận này không phụ thuộc vào mức trung bình tải (như vòng lặp trễ được hiệu chỉnh) và cũng không nhạy cảm với việc tiết kiệm năng lượng của CPU.
Mã này sẽ hoạt động cho mọi x86 với tần số tham chiếu dưới 2 ^ 32 Hz, tức là lên tới ~ 4,29 GHz. Ngoài ra, 32 dấu thời gian thấp sẽ bao trùm toàn bộ trong 1 giây, do đó tôi cũng phải xem xét edx
32 bit cao của kết quả.
Tóm tắt :
đẩy 00:00:00\n
vào ngăn xếp. Sau đó, trong một vòng lặp:
sys_write
cuộc gọi hệ thống
- Vòng lặp ADC qua các chữ số (bắt đầu bằng chữ số cuối cùng) để tăng thời gian thêm 1. Bao bọc / thực hiện được xử lý bằng
cmp
/ cmov
, với kết quả CF cung cấp giá trị thực hiện cho chữ số tiếp theo.
rdtsc
và tiết kiệm thời gian bắt đầu.
- quay
rdtsc
cho đến khi delta là> = tick mỗi giây của tần số RDTSC.
Danh sách 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.
Không chú ý đến pause
hướng dẫn để tiết kiệm năng lượng đáng kể: điều này làm nóng một lõi lên ~ 15 độ C mà không có pause
, nhưng chỉ bằng ~ 9 với pause
. (Trên Skylake, nơi pause
ngủ trong ~ 100 chu kỳ thay vì ~ 5. Tôi nghĩ rằng nó sẽ tiết kiệm hơn nếu rdtsc
không phải là chậm vì vậy CPU không hoạt động nhiều thời gian).
Phiên bản 32 bit sẽ ngắn hơn một vài byte, ví dụ: sử dụng phiên bản 32 bit này để đẩy chuỗi 00: 00: 00 \ n ban đầu.
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
Và cũng sử dụng 1 byte dec edx
. Các int 0x80
hệ thống gọi ABI sẽ không sử dụng esi / edi, vì vậy các thiết lập đăng ký cho syscall vs lodsb / STOSB có thể đơn giản hơn.