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私はCPUでこのテストを実行していconstant_tscますnonstop_tsc

$ grep -m 1 ^flags /proc/cpuinfo | sed 's/ /\n/g' | egrep "constant_tsc|nonstop_tsc"
constant_tsc
nonstop_tsc

ステップ 1: tsc のティック レートを計算します。

_ticks_per_ns多数の観測値の中央値として計算します。rdtscp順序どおりの実行を保証するために使用します。

static const int trials = 13;
std::array<double, trials> rates;

for (int i = 0; i < trials; ++i)
{
    timespec beg_ts, end_ts;
    uint64_t beg_tsc, end_tsc;

    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &beg_ts);
    beg_tsc = rdtscp();

    uint64_t elapsed_ns;
    do
    {
        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end_ts);
        end_tsc = rdtscp();

        elapsed_ns = to_ns(end_ts - beg_ts); // calculates ns between two timespecs
    }
    while (elapsed_ns < 10 * 1e6); // busy spin for 10ms

    rates[i] = (double)(end_tsc - beg_tsc) / (double)elapsed_ns;
}

std::nth_element(rates.begin(), rates.begin() + trials/2, rates.end());

_ticks_per_ns = rates[trials/2];

ステップ 2:壁時計の開始時刻と tsc を計算する

uint64_t beg, end;
timespec ts;

// loop to ensure we aren't interrupted between the two tsc reads
while (1)
{
    beg = rdtscp();
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
    end = rdtscp();

    if ((end - beg) <= 2000) // max ticks per clock call
        break;
}

_start_tsc        = end;
_start_clock_time = to_ns(ts); // converts timespec to ns since epoch

ステップ 3: tsc からウォール クロック時間を返すことができる関数を作成する

uint64_t tsc_to_ns(uint64_t tsc)
{
    int64_t diff = tsc - _start_tsc;
    return _start_clock_time + (diff / _ticks_per_ns);
}

ステップ 4:ループで実行し、壁時計の時間を表示clock_gettimeしますrdtscp

// lock the test to a single core
cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(6, &mask);
sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &mask);

while (1)
{
    timespec utc_now;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &utc_now);
    uint64_t utc_ns = to_ns(utc_now);
    uint64_t tsc_ns = tsc_to_ns(rdtscp());

    uint64_t ns_diff = tsc_ns - utc_ns;

    std::cout << "clock_gettime " << ns_to_str(utc_ns) << '\n';
    std::cout << "tsc_time      " << ns_to_str(tsc_ns) << " diff=" << ns_diff << "ns\n";

    sleep(10);
}

出力：

clock_gettime 11:55:34.824419837
tsc_time      11:55:34.824419840 diff=3ns
clock_gettime 11:55:44.826260245
tsc_time      11:55:44.826260736 diff=491ns
clock_gettime 11:55:54.826516358
tsc_time      11:55:54.826517248 diff=890ns
clock_gettime 11:56:04.826683578
tsc_time      11:56:04.826684672 diff=1094ns
clock_gettime 11:56:14.826853056
tsc_time      11:56:14.826854656 diff=1600ns
clock_gettime 11:56:24.827013478
tsc_time      11:56:24.827015424 diff=1946ns

質問:

これら 2 つの方法で計算された時間が急速にずれていることはすぐにわかります。

私は、tsc レートが一定であるconstant_tscと仮定しています。nonstop_tsc

  • これは漂流中の船内時計ですか？このままではドリフトしないのではないでしょうか？

  • このドリフトの原因は何ですか？

  • それらを同期させるためにできることはありますか (非常に頻繁に再計算すること_start_tscと_start_clock_timeステップ 2 を除く)。

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