RDTSC指令介绍与使用

一、了解RDTSC指令

rdtsc指令, 该指令返回CPU自启动以来的时钟周期数；该时钟周期数，即处理器的时间戳。

在CPU通电启动后，首先会重置EDX和EAX，在每个时钟周期上升或下降沿到来时，会自动累计周期数，并被记录到EDX和EAX寄存器中，EDX是高位，EAX是低位。

rdtsc指令就是从该寄存器中进行获取的。

周期和频率的关系公式：T（周期）=1/f（频率）

如CPU频率f为1GHz，则其时钟周期T=1/1GHz秒，意味着每隔T秒，CPU完成一个最基本的动作，并在寄存器中，对周期数加1。

故，假设当前时钟周期数为m，则可计算出CPU自启动后，累计运行时间X=m*T，整理下：

X=m/f

时钟周期与时钟频率互为倒数, 我们可以找出以下关系:

时钟频率	时钟周期
1Hz	1s
1KHz	1ms
1MHz	1μs
1GHz	1ns

注意计算时，单位要搭配好，比如：

• f为Hz时，计算得到的X为秒；
• f为GHz时，计算得到的X为纳秒。

小结：

CPU累计运行时间=时钟周期数/CPU频率

二、RDTSC指令在win和linux上的实现

我们已经知道RDTSC可以获取CPU运行时间，另外win平台上也已经有了一个类似的函数：

DWORD GetTickCount()；

该函数返回值是系统启动后经过的毫秒数，最长为49.7天。

其微软帮助为：

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/sysinfoapi/nf-sysinfoapi-gettickcount

win和linux下RDTSC的实现

#include 

//  rdtsc
#if _WIN32

#include 
uint64_t rdtsc()  // win
{
    return __rdtsc();
}

#else

uint64_t rdtsc() // linux
{
    unsigned int lo, hi;
    __asm__ volatile ("rdtsc" : "=a" (lo), "=d" (hi));
    return ((uint64_t)hi << 32) | lo;
}

#endif

win下，__rdtsc()函数的微软帮助为：

https://docs.microsoft.com/zh-cn/cpp/intrinsics/rdtsc?view=vs-2019

linux下，则需要内联汇编来实现。

RDTSC指令结合CPU频率，也可以用来计算代码段的执行时间。

参考链接：

《RDTSC指令的使用以及相关问题》

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