Código de máquina x86-64 (llamada al sistema Linux): 78 bytes
RDTSC spin-loop timing, sys_write
llamada al sistema Linux .
x86-64 no proporciona una manera conveniente de consultar la frecuencia del "reloj de referencia" RDTSC en tiempo de ejecución. Puede leer un MSR (y hacer un cálculo basado en eso) , pero eso requiere el modo kernel, o la raíz + apertura /dev/cpu/%d/msr
, por lo que decidí hacer que la frecuencia sea constante en el tiempo de construcción. (Ajuste FREQ_RDTSC
según sea necesario: cualquier constante de 32 bits no cambiará el tamaño del código de máquina)
Tenga en cuenta que las CPU x86 durante varios años han tenido una frecuencia RDTSC fija, por lo que se puede usar como fuente de tiempo, no como contador de rendimiento del ciclo de reloj principal, a menos que tome medidas para deshabilitar los cambios de frecuencia. (Hay contadores de rendimiento reales para contar los ciclos reales de la CPU). Por lo general, funciona a la frecuencia nominal de la pegatina, por ejemplo, 4.0 GHz para mi i7-6700k, independientemente del turbo o el ahorro de energía. De todos modos, este tiempo de espera ocupado no depende del promedio de carga (como lo haría un ciclo de retardo calibrado), y tampoco es sensible al ahorro de energía de la CPU.
Este código funcionará para cualquier x86 con una frecuencia de referencia inferior a 2 ^ 32 Hz, es decir, hasta ~ 4.29 GHz. Más allá de eso, el bajo 32 de la marca de tiempo se ajustaría completamente en 1 segundo, por lo que también tendría que mirar los edx
32 bits altos del resultado.
Resumen :
Empuja 00:00:00\n
la pila. Luego en un bucle:
sys_write
llamada al sistema
- ADC realiza un bucle sobre los dígitos (comenzando con el último) para incrementar el tiempo en 1. Envoltura / extracción manejada con una
cmp
/ cmov
, con el resultado CF proporcionando la transferencia para el siguiente dígito.
rdtsc
y guardar la hora de inicio.
- gire
rdtsc
hasta que el delta sea> = tics por segundo de la frecuencia RDTSC.
Listado NASM:
1 Address ; mov %1, %2 ; use this macro to copy 64-bit registers in 2 bytes (no REX prefix)
2 Machine code %macro MOVE 2
3 bytes push %2
4 pop %1
5 %endmacro
6
7 ; frequency as a build-time constant because there's no easy way detect it without root + system calls, or kernel mode.
8 FREQ_RDTSC equ 4000000000
9 global _start
10 _start:
11 00000000 6A0A push 0xa ; newline
12 00000002 48BB30303A30303A3030 mov rbx, "00:00:00"
13 0000000C 53 push rbx
14 ; rsp points to `00:00:00\n`
20
21 ; rbp = 0 (Linux process startup. push imm8 / pop is as short as LEA for small constants)
22 ; low byte of rbx = '0'
23 .print:
24 ; edx potentially holds garbage (from rdtsc)
25
26 0000000D 8D4501 lea eax, [rbp+1] ; __NR_write = 1
27 00000010 89C7 mov edi, eax ; fd = 1 = stdout
28 MOVE rsi, rsp
28 00000012 54 <1> push %2
28 00000013 5E <1> pop %1
29 00000014 8D5008 lea edx, [rax-1 + 9] ; len = 9 bytes.
30 00000017 0F05 syscall ; sys_write(1, buf, 9)
31
32 ;; increment counter string: least-significant digits are at high addresses (in printing order)
33 00000019 FD std ; so loop backwards from the end, wrapping each digit manually
34 0000001A 488D7E07 lea rdi, [rsi+7]
35 MOVE rsi, rdi
35 0000001E 57 <1> push %2
35 0000001F 5E <1> pop %1
36
37 ;; edx=9 from the system call
38 00000020 83C2FA add edx, -9 + 3 ; edx=3 and set CF (so the low digit of seconds will be incremented by the carry-in)
39 ;stc
40 .string_increment_60: ; do {
41 00000023 66B93902 mov cx, 0x0200 + '9' ; saves 1 byte vs. ecx.
42 ; cl = '9' = wrap limit for manual carry of low digit. ch = 2 = digit counter
43 .digitpair:
44 00000027 AC lodsb
45 00000028 1400 adc al, 0 ; carry-in = cmp from previous iteration; other instructions preserve CF
46 0000002A 38C1 cmp cl, al ; manual carry-out + wrapping at '9' or '5'
47 0000002C 0F42C3 cmovc eax, ebx ; bl = '0'. 1B shorter than JNC over a MOV al, '0'
48 0000002F AA stosb
49
50 00000030 8D49FC lea ecx, [rcx-4] ; '9' -> '5' for the tens digit, so we wrap at 59
51 00000033 FECD dec ch
52 00000035 75F0 jnz .digitpair
53 ; hours wrap from 59 to 00, so the max count is 59:59:59
54
55 00000037 AC lodsb ; skip the ":" separator
56 00000038 AA stosb ; and increment rdi by storing the byte back again. scasb would clobber CF
57
58 00000039 FFCA dec edx
59 0000003B 75E6 jnz .string_increment_60
60
61 ; busy-wait for 1 second. Note that time spent printing isn't counted, so error accumulates with a bias in one direction
62 0000003D 0F31 rdtsc ; looking only at the 32-bit low halves works as long as RDTSC freq < 2^32 = ~4.29GHz
63 0000003F 89C1 mov ecx, eax ; ecx = start
64 .spinwait:
65 ; pause
66 00000041 0F31 rdtsc ; edx:eax = reference cycles since boot
67 00000043 29C8 sub eax, ecx ; delta = now - start. This may wrap, but now we have the delta ready for a normal compare
68 00000045 3D00286BEE cmp eax, FREQ_RDTSC ; } while(delta < counts_per_second)
69 ; cmp eax, 40 ; fast count to test printing
70 0000004A 72F5 jb .spinwait
71
72 0000004C EBBF jmp .print
next address = 0x4E = size = 78 bytes.
Elimine el comentario de las pause
instrucciones para ahorrar energía significativa: esto calienta un núcleo en ~ 15 grados C sin pause
, pero solo en ~ 9 con pause
. (En Skylake, donde pause
duerme ~ 100 ciclos en lugar de ~ 5. Creo que ahorraría más si rdtsc
no fuera lento, por lo que la CPU no está haciendo mucho tiempo).
Una versión de 32 bits sería unos pocos bytes más corta, por ejemplo, usar una versión de 32 bits de esta para empujar la cadena inicial 00: 00: 00 \ n.
16 ; mov ebx, "00:0"
17 ; push rbx
18 ; bswap ebx
19 ; mov dword [rsp+4], ebx ; in 32-bit mode, mov-imm / push / bswap / push would be 9 bytes vs. 11
Y también usando 1 byte dec edx
. La int 0x80
llamada al sistema ABI no usaría esi / edi, por lo que la configuración del registro para syscall vs. lodsb / stosb podría ser más simple.