машинний код x86-64 (виклик системи Linux): 78 байт
RDTSC синхронізування синхронізування, sys_write
системний виклик Linux .
x86-64 не забезпечує зручний спосіб запиту частоти RDTSC "опорний такт" під час виконання. Ви можете прочитати MSR (і зробити розрахунок, виходячи з цього) , але для цього потрібен режим ядра або root + відкриття /dev/cpu/%d/msr
, тому я вирішив зробити частоту постійною тривалістю збірки. (За FREQ_RDTSC
необхідності відрегулюйте : будь-яка 32-бітова константа не змінить розмір машинного коду)
Зауважте, що процесори x86 протягом декількох років мали фіксовану частоту RDTSC, тому вона може використовуватися як часовий ресурс, а не основний лічильник продуктивності циклу тактових частот, якщо не вжити заходів для відключення зміни частоти. (Існують фактичні лічильники парфумів для підрахунку реальних циклів процесора.) Зазвичай він тикає на номінальній частоті наклейки, наприклад, 4,0 ГГц для мого i7-6700k незалежно від турбо або енергозбереження. У будь-якому випадку, цей час зайнятості очікування не залежить від середнього навантаження (як би калібрований цикл затримки), а також не чутливий до енергозбереження процесора.
Цей код буде працювати для будь-якого x86 з опорною частотою нижче 2 ^ 32 Гц, тобто до ~ 4,29 ГГц. Крім того, низький 32 часової позначки завершиться повністю за 1 секунду, тому мені доведеться також подивитися на edx
високі 32 біти результату.
Підсумок :
натисніть 00:00:00\n
на стек. Потім у циклі:
sys_write
системний виклик
- Цикл ADC над цифрами (починаючи з останнього), щоб збільшити час на 1. Обертання / перенесення обробляється з
cmp
/ cmov
, при цьому результат CF забезпечує перенесення наступної цифри.
rdtsc
і заощадити час початку.
- крутиться
rdtsc
до тих пір, поки дельта не стане> = тик за секунду частоти RDTSC.
Список 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.
Не коментуйте pause
інструкцію для економії значної енергії: це нагріває одне ядро на ~ 15 градусів С без pause
, але лише на ~ 9 с pause
. (На Skylake, де pause
спиться ~ 100 циклів замість ~ 5. Я думаю, що це би заощадило більше, якби rdtsc
не було також повільним результатом, тому процесор не займає багато часу).
32-розрядна версія буде на кілька байтів коротшою, наприклад, використовуючи 32-бітну версію цієї програми, щоб натиснути початковий \ 00: 00: 00 \ n рядок.
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
А також використовуючи 1-байт dec edx
. int 0x80
Системний виклик ABI не використовуватиме єси / ЕОД, тому установка регістра для системних викликів проти LODSB / STOSB може бути простіше.