ARM 上的定时器

发表于 更新于 阅读次数： Changyan：

如果测量的事件超过一微妙，可以使用软件的系统定时器，在 Linux 系统上，可以通过clock_gettime系统调用访问系统定时器。在 C++ 中访问系统定时器的标准方式是使用std::chrono：

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#include <cstdint>
#include <chrono>

// 返回以纳秒为单位的经过时间
uint64_t timeWithChrono() {
    using namespace std::chrono;
    auto start = steady_clock::now();
    // 运行一些代码
    auto end = steady_clock::now();
    uint64_t delta = duration_cast<nanoseconds>(end - start).count();
    return delta;
}

如果测量的事件是纳秒级到一分钟，可以读取CNTVCT_EL0寄存器，这是一种硬件定时器，被实现为一个硬件寄存器。时间戳计数器是单调的，并且速率恒定，即它不受频率变化的影响。每个 CPU 都有自己的时间戳计数器，它就是所经过的参考周期数。可以认为是 ARM 上 rdtsc 的实现：

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static inline uint64_t
arm64_cntvct(void)
{
    uint64_t tsc;
    asm volatile("mrs %0, cntvct_el0" : "=r" (tsc));
    return tsc; 
}

static inline uint64_t
arm64_cntfrq(void)
{
    uint64_t freq;
    asm volatile("mrs %0, cntfrq_el0" : "=r" (freq));
    return freq; 
}

static inline uint64_t
rdtsc(void)
{
    return arm64_cntvct();
}

注：代码来源https://blog.csdn.net/z20230508/article/details/136741584

但是读 CNTVCT_EL0 的方法也不能精确到 cpu cycle，因为其频率通常比 cpu 频率低很多，譬如在天玑9400的机器（我用的是 vivo 的 X200 Pro)上，TSC 的频率仅为13MHZ，但是 CPU 频率都是 GHZ 为单位的。

我查阅资料，看到可以通过读取 PMCCNTR_EL0 寄存器来达到 cpu cycle 精度定时，但是这个寄存器默认用户态不可访问，需要内核打开，在 6.6 内核上，按照https://ilinuxkernel.com/?p=1755目前我没有打开成功。而且在手机上大小核并且频率还会动态变化，各个cpu的频率不一样会导致计数不准确，所以用这个方法需要将测试用例绑核并且固定核的频率。