ARM PMU 周期计数器的值不一致答案

【问题标题】：Inconsistent values of ARM PMU cycles counterARM PMU 周期计数器的值不一致
【发布时间】：2020-02-23 10:44:00
【问题描述】：

我正在尝试使用 pmu 在 linux 内核中测量我的代码的性能。首先，我想测试 pmu，因此在内核中创建了简单的耦合操作循环。我将它置于禁用中断的自旋锁下，因此我的测试代码不能被抢占。然后我打印了循环计数器来检查这个循环需要多少 CPU 周期。但我在每次打印时看到的值非常不同：100、500、1000、200、... 我的问题是：为什么我每次都看到如此不同的价值观？ PS：与循环计数器相反，pmu 的指令计数器是稳定的，我每次看到的值都相同。我也尝试使用 arm 计时器，但它也显示了与 pmu 的周期计数器类似的不同值。以下是我使用 ARM 计时器测量性能的方法：

unsigned long long ticks_start, ticks_end;
int i = 0, j;
unsigned long flags;

spin_lock_irqsave(&lock, flags);
while (i++ < 100) {
   j = 0;
   asm volatile("mrs %0, CNTPCT_EL0" : "=r" (ticks_start)); 
   while (j++ < 10000) {
      asm volatile ("nop");
   }
   asm volatile("mrs %0, CNTPCT_EL0" : "=r" (ticks_end));
   printk("ticks %d are: %llu\n", i, ticks_end - ticks_start);
}
spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);

在真实设备上的输出是（皮质 A-57）：

...
ticks 31 are: 2287
ticks 32 are: 2287
ticks 33 are: 2287
ticks 34 are: 1984
ticks 35 are: 457
ticks 36 are: 1604
ticks 37 are: 2287
...

【问题讨论】：

请提供准确的代码，你测量的方式和内容
你为什么希望它每次都一样？
@Alex Hoppus 我提供了 ARM 定时器代码 sn-p。
@old_timer 但我不明白为什么会有如此巨大的差异，例如。 100 然后 500... 这是什么原因？它在同一个 CPU 内核上的原子上下文中执行，但我每次都看到不同的值
@scopehmu 你应该提供组装

标签： c linux-kernel arm arm64 intel-pmu

【解决方案1】：

要在 Arm 上使用计时器和 PMU 之类的东西，您应该在读取 PMU 寄存器之前插入 isb 指令。架构允许处理器推测性地提前或延迟读取寄存器，因为它不依赖于nops 的内部循环。

所以试试这个：

asm volatile("isb; mrs %0, CNTPCT_EL0" : "=r" (ticks_end));

isb 将在让mrs 指令继续之前刷新管道。 CPU 也可能会进行热节流，但这不会影响您使用循环计数器进行的测量，但如果您正在读取通用计时器来测量时间，则会影响。

【讨论】：