使用硬件计数器测量 ARM Cortex-A8 上的执行时间

Posted 2023-03-06

【中文标题】使用硬件计数器测量 ARM Cortex-A8 上的执行时间

【英文标题】：Measure executing time on ARM Cortex-A8 using hardware counter

【发布时间】：2012-03-20 21:18:19

【问题描述】：

我正在使用 Exynos 3110 处理器（1 GHz 单核 ARM Cortex-A8，例如用于 Nexus S）并尝试测量特定功能的执行时间。我在 Nexus S 上运行 android 4.0.3。我尝试了

中的方法

[1]How to measure program execution time in ARM Cortex-A8 processor?

我加载了内核模块以允许在用户模式下读取寄存器值。我正在使用以下程序来测试计数器：

static inline unsigned int get_cyclecount (void)

    unsigned int value;
    // Read CCNT Register
    asm volatile ("MRC p15, 0, %0, c9, c13, 0\t\n": "=r"(value));
    return value;



static inline void init_perfcounters (int do_reset, int enable_divider)

    // in general enable all counters (including cycle counter)
    int value = 1;

    // peform reset:  
    if (do_reset)
    
        value |= 2;     // reset all counters to zero.
        value |= 4;     // reset cycle counter to zero.
     

    if (enable_divider)
        value |= 8;     // enable "by 64" divider for CCNT.

    value |= 16;

    // program the performance-counter control-register:
    asm volatile ("MCR p15, 0, %0, c9, c12, 0\t\n" :: "r"(value));  

    // enable all counters:  
    asm volatile ("MCR p15, 0, %0, c9, c12, 1\t\n" :: "r"(0x8000000f));  

    // clear overflows:
    asm volatile ("MCR p15, 0, %0, c9, c12, 3\t\n" :: "r"(0x8000000f));



int main(int argc, char **argv)

    int i = 0;
    unsigned int start = 0;
    unsigned int end = 0;

    printf("Hello Counter\n");

    init_perfcounters(1,0);

    for(i=0;i<10;i++)
    
        start = get_cyclecount();
        sleep(1); // sleep one second
        end = get_cyclecount();

        printf("%u %u %u\n", start, end, end - start);
    

    return 0;

根据 [1]，计数器随着每个时钟周期递增。我将 scaling_governor 切换到用户空间并将 CPU 频率设置为 1GHz，以确保时钟频率不会被 Android 更改。

如果我运行程序，则会执行 1 秒的休眠，但计数器值在 ~200e6 的范围内，而不是预期的 1e9。我在这里缺少任何特定于处理器的东西吗？计数器的时钟频率是否与处理器的时钟频率不同？

【问题讨论】：

酷..你发布的代码完全是我两年前写的..只是想知道：你从哪里得到的？

嗨 Nils，这是你的代码，我引用了那个时候的主题 ;-) 你知道为什么我在计时器值中得到 5 的因子吗？谢谢

如果你做一秒钟的实际工作而不是睡觉，测量的时间会改变吗？

嗨尼尔斯，谢谢！事实上，睡眠似乎会影响计数器。对于秒范围内的执行时间，我现在得到了合理的结果。我现在使用三种方法测量了更长的程序执行时间：1) 手动 2) 使用计数器 3) 使用函数 gettimeofday()。对于 129 秒的程序运行时间，计数器值关闭了 36 秒。猜猜什么会影响计数器？我需要尽可能精确地记录函数调用，包括更长时期（5-10 分钟）的时间戳，我想知道最好的方法是什么。

尽管调速器发生了变化，但 Android 似乎仍在扩展频率。如果我运行计时测量并且手机上的工作负载非常低，则计数器和 gettimeofday() 之间的差异明显大于工作负载较高的情况......看起来我应该看看 Android 的电源管理部分:-)

【参考方案1】：

查看这位教授的页面：http://users.ece.utexas.edu/~valvano/arm/ 他有多个与时间/周期定时器/测量执行时间有关的完整示例程序，它们是为基于 ARM Cortex-M3 的微控制器开发的。我希望这与您的工作没有太大不同。 我想你会对 Performance.c

感兴趣

【参考方案2】：

您确定在 Android 中使用调控器进行性能管理的方式与在标准 Linux 中相同吗？您使用的是自定义 Android 图像还是制造商提供的图像？我会假设制造商提供的图像中有较低级别的策略（与睡眠或调制解调器活动等相关）。也可能是睡眠代码直接缩放电压和频率。禁用整个 CPUFreq 可能是值得的，而不仅仅是策略（或调控器）。