"rdtsc“之前的"cpuid”

Question

有时，我会遇到用rdtsc指令读取TSC的代码，但就在前面调用cpuid。

为什么调用cpuid是必要的？我意识到这可能与具有TSC值的不同内核有关，但是当您按顺序调用这两个指令时会发生什么呢？

Answer 1

这是为了防止无序处决。从现在已从网络上消失的链接(但在它消失之前碰巧被复制到这里)，本文摘自John Eckerdal的一篇题为“性能监控”的文章：

，奔腾Pro和奔腾II处理器，支持无序的执行指令，可以在您编程时以另一个顺序执行。如果不加以处理，这可能是错误的来源。

为了防止这种情况，程序员必须序列化指令队列。这可以通过在RDTSC指令之前插入一个类似CPUID的序列化指令来完成。。

Answer 2

原因有二：

• (帕克斯辉罗)说，当CPU看到一个CPUID操作码时，它确保执行所有前面的指令，然后在执行任何后续指令之前执行CPUID。如果没有这样的指令，CPU执行管道可能会在您想要执行的指令之前执行TSC。
• --相当大比例的机器无法同步跨核的TSC寄存器。在你想从马嘴里读到它的时候因此，在测量TSC读数之间的间隔时，除非它们位于相同的核心上，否则引入的时间间隔实际上是随机的，但可能是恒定的(见下文)--即使在启动后不久，它也可以很容易地达到几秒(是的秒)。这有效地反映了BIOS在启动其他内核之前在单个核上运行了多长时间，另外--如果您有任何令人讨厌的节电选项--增加由不同频率运行或再次关闭的核引起的漂移。因此，如果您还没有将读取TSC寄存器的线程钉在同一个内核上，那么您需要构建某种交叉核心增量表，并知道每个TSC示例的核心id (由CPUID返回)，以补偿此偏移量。这也是在RDTSC旁边可以看到CPUID的另一个原因，也是使用较新的RDTSCP时，许多OSes将核心id号存储到返回的额外TSC_AUX31:0数据中的原因。( RDTSCP可从核心i7和Athlon 64 X2获得，在所有方面都是一个更好的选择-操作系统通常会为您提供所述的核心id，原子到TSC，并防止指令重新排序)。

Answer 3

CPUID正在序列化，防止RDTSC的无序执行.

现在，您可以安全地使用LFENCE。它被记录为在Intel CPU上的指令流(但不是存储到内存中)上序列化，现在也在AMD上，在它们的谱微代码更新之后。

https://hadibrais.wordpress.com/2018/05/14/the-significance-of-the-x86-lfence-instruction/解释了更多关于LFENCE的内容。

还请参阅https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/white-papers/ia-32-ia-64-benchmark-code-execution-paper.pdf以获得一种使用RDTSC(或LFENCE)远离定时区域的https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/white-papers/ia-32-ia-64-benchmark-code-execution-paper.pdfP的方法：

LFENCE     ; (or CPUID) Don't start the timed region until everything above has executed
RDTSC           ; EDX:EAX = timestamp
mov  ebx, eax   ; low 32 bits of start time

   code under test

RDTSCP     ; built-in one way barrier stops it from running early
LFENCE     ; (or CPUID) still use a barrier after to prevent anything weird
sub  eax, ebx   ; low 32 bits of end-start

有关RDTSC的更多信息，请参见Get CPU cycle count?，如constant_tsc和nonstop_tsc。

作为奖励，RDTSCP为您提供了一个核心ID。如果您想检查核心迁移，也可以使用RDTSCP作为启动时间。但是，如果您的CPU具有constant_tsc功能，则包中的所有核心都应该同步它们的TSC，因此在现代x86上通常不需要这样做。

您可以从CPUID获得核心ID，正如@Tony的回答所指出的那样。