时间戳计数器 TSC

TSC 是时间戳计数器的缩写，它是 Pentium 兼容处理器中的一个计数器，它记录自启动以来处理器消耗的时钟周期数。在每个时钟到来时，该计数器自动加一。


因为 TSC 随着处理器周期速率的变化而变化，所以它提供了非常高的精确度。它经常被用来分析和检测代码。TSC 的值可以通过 rdtsc 指令来读取。TSC 的节拍还可以转换为秒，转换方法是将其除以 CPU 的时钟速率(可以从内核变量 cpu_khz 获取)。


在 include/asm-i386/Msr.h (内核版本：2.6.23)里可以看到一个函数：

static inline unsigned long long native_read_tsc( void)
{
     unsigned long long val;
     asm volatile( "rdtsc" : "=A" ( val));
     return val;
}

这个函数正是使用 rdtsc 指令读取 TSC 的值，并将其存放在 %eax 和 %edx (=A)中，然后再存往 val 变量中。long long 类型为 64 位。


在用户态，也可以利用此函数来打印其值：

#include <stdio.h>

unsigned long long native_read_tsc( void)
{
         unsigned long long val;
         asm volatile( "rdtsc" : "=A" ( val));
         return val;
}

int main()
{
         unsigned long long val;
         unsigned long long val2;

         val = native_read_tsc();
         sleep( 1);
         val2 = native_read_tsc();

         printf ( "%lld \n " , ( val2 - val) / 1000000);

         return ( 0);
}

运行输出：

$ ./rdtsc
CPU Mhz: 2327

从上面可以看到当前 CPU 的频率是 2.33G 。这个值也可以通过 /proc/cpuinfo 文件看到，比如我这里：

cpu MHz         : 1596.000

为什么这里的 CPU 只有 1.6G 了呢？原因是我的主板在 BIOS 里开启了“英特尔CPU频率动态调节”功能。