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RISC-V的cycle、time、instret计数器


RISC-V定义了3个64位计数器,分别为:​​cycle​​​、​​time​​​、​​instret​​,这三个寄存器可以用来评估硬件性能,还可以产生嘀嗒定时中断。

mingdu.zheng at gmail dot com

64位计数器

​cycle​​​、​​time​​​、​​instret​​​这三个计数器都是64位的,无论是RV32I、RV64I还是RV128I。在RV32I/RV32E中,访问64位计数器要注意正好碰上低32位进位的情况,参考​​《RV32I/RV32E在访问mtime和mtimecmp的注意事项》​​。这三个寄存器的主要作用是评估硬件性能的,同时​​time​​​计数器配合​​timecmp​​可以提供一个嘀嗒定时器。

cycle计数器

​cycle​​计数器统计自CPU复位以来共运行了多少个周期。

time计数器

​time​​​计数器统计自CPU复位以来共运行了多少时间,驱动​​time​​计数器是已知的固定频率的时钟,例如32768Hz的时钟。

instret计数器

​instret​​计数器统计自CPU复位以来共运行了多少条指令。

cycle vs time

​cycle​​​统计的是CPU周期数,驱动cycle计数器的是CPU的核心时钟,核心时钟可能是动态调整的,例如繁忙状态下核心时钟调整到100MHz,空闲状态下核心时钟调整到10MHz,依据cycle是无法确定CPU运行了多少时间的,除非CPU的时钟是固定的。而驱动​​time​​计数器的一定是固定频率的时钟,所以可以用来确定CPU运行了多少时间。

cycle vs instret

​cycle​​​统计的是周期数,​​instret​​​统计的是指令数,有些指令需要多个周期才能完成,例如​​MUL​​​指令,有些实现需要4个周期,那么执行​​MUL​​​指令后,​​cycle​​​增加4,而​​instret​​​增加1。还有就是内存访问会引起等待周期,内存的等待周期会累计到​​cycle​​​,但是不影响​​instret​​。

读计数器指令

RDCYCLE    rd // ReaD CYCLE
RDCYCLEH rd // ReaD CYCLE upper Half, RV32I/RV32E only
RDTIME rd // ReaD TIME
RDTIMEH rd // ReaD TIME upper Half, RV32I/RV32E only
RDINSTRET rd // ReaD INSTR RETired
RDINSTRETH rd // ReaD INSTR upper Half, RV32I/RV32E only


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