为什么Linux性能计数器中的指令数不确定

内容导读

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内容图文

能够分析其二进制文件实际上将在模拟器(NS-3 / DCE)下运行的应用程序运行时.我想使用linux性能计数器,我期望没有非确定性来源的应用程序的指令计数是确定性的.
根据linux性能计数器,我不能错,让我们举一个简单的例子：

$(perf stat -c -- sleep 1 2>&1 && perf stat -c -- sleep 1 2>&1) |grep instructions
        669218 instructions              #    0,61  insns per cycle
        682286 instructions              #    0,58  insns per cycle

1)这种非决定论的来源是什么？这是否源于CPU中的低级分支预测和其他引擎.

2)其他问题,是否有办法知道输入CPU的指令量(与示例输出中的指令量相反),以确定方式获取执行代码量？

解决方法:

摘要：

1)非确定性是由睡眠1命令的变化引起的,而不是来自分支预测或其他微架构特征.

2)如果CPU支持,您可以使用硬件偶数计数器找到获取的指令数.但是,这将比退役指令的数量变化更多(这是perf通常报告的指令).

细节：

如果您想要执行确定数量的指令,则sleep命令不是一个好的测试用例.它将执行非确定数量的指令,因为内核正在做的事情会有一些细微的变化.

您可以使用以下指令指定是收集用户模式还是内核模式指令计数：u表示用户模式或指令：k表示内核模式.两次运行：

perf stat -e instructions:k,instructions:u,instructions sleep 1

我得到以下结果：

Performance counter stats for 'sleep 1':

       373,044 instructions:k            #    0.00  insns per cycle        
       199,795 instructions:u            #    0.00  insns per cycle        
       572,839 instructions              #    0.00  insns per cycle        

   1.001018153 seconds time elapsed

和

Performance counter stats for 'sleep 1':

       379,722 instructions:k            #    0.00  insns per cycle        
       199,970 instructions:u            #    0.00  insns per cycle        
       579,519 instructions              #    0.00  insns per cycle        

   1.000986201 seconds time elapsed

正如您所看到的,实际经过的睡眠时间1略有不同.哪个是非决定论的来源.但是,用户模式指令的数量比内核模式指令的变化少.

内容总结

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