处理器 性能监控计数寄存器——Performance Monitor Counter registers

本文介绍性能监控计数器PMC的基本概念及其在处理器架构中的应用。PMC用于收集处理器性能数据,如缓存失效次数等,并可通过特定指令访问。通过原始PMC事件、指标和CPI细分模型等方法,评估处理器性能。

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简介:

      为了了解在执行应用程序时在处理器中发生的情况,处理器架构师设计了一组特殊的寄存器,它们对在处理器执行指令时发生的事件进行计数。这些寄存器称为 Performance Monitor Counter,它们提供关于处理器的重要信息,比如发生了多少次 I-cache 失效、完成了多少个指令等等(为性能监控事件)。如果发生 D-cache 失效(处理器无法在 D-cache 中找到数据),那么发出一个中断,让相应的寄存器可以通过增加它的值记录这一事件。Performance Monitor Counter (PMC) 寄存器有助于揭示芯片中发生的情况。

       通常一般处理会有多组PMC寄存器,可以同时记录多个可检测事件,检测之前需要在阈值对应控制寄存器(IA32_PERFEVTSELx MSRs)中的掩码字节{Unit mask (UMASK) field} 中指定记录的事件,事件举例如下表:


监控事件列表:

       截自Intel 官方手册,(以X86为例)。



PMC访问指令:

       以X86为例,使用WRMSR, RDMSR 和 RDPMC这三条指令可以访问PMC寄存器。



如何使用 PMC 评估性能:

      使用 PMC 评估性能有三种方法,从低级到高级依次是:原始 PMC 事件、指标和 CPI 细分模型。

      原始 PMC 事件提供关于在处理器中执行的代码的特定信息。例如, PM_TLB_MISS 表示发生了多少次 TLB (Translation Look-aside Buffer) 失效。TLB 缓存包含从虚拟地址到内存中物理页面的映射信息。如果发生了很多 TLB 失效,就说明代码读取大地址范围中的数据。可能需要改进空间位置。

       判断性能是好还是坏以及特定事件的准确含义并不容易。您需要某种高级信息。第二种方法是指标,指标是根据事件或预定义变量定义的公式计算出的值。例如,如果希望知道 MIPS (Million Instructions per Second) 值是多少,可以定义一个名为 PMD_MIPS 的指标。根据定义,MIPS = 10-6 * 指令数 / 执行时间。当流水线(pipeline)中完成一个指令时,PM_INST_CMPL 递增 1,所以它可以作为指令计数器。有一个预定义的变量 total_time,它代表整个数据收集过程的时钟时间。所以,PMD_MIPS 定义为:PMD_MIPS = 1e-06 * PM_INST_CMPL / total_time。

       最后一种方法是 CPI (Cycle per Instruction) 细分模型。CPI 表示一个指令平均占用多少个周期。这个度量值对于评估总体系统性能非常重要。CPI 值低就意味着指令花费的执行时间少。当然,这就意味着性能更好。周期数可以细分为几个部分,分别表示在不同的流水线阶段花费的时间。细分意味着按照流水线阶段把周期数划分为几个部分。  

         许多分析工具都可以收集 PMC 数据。 hpmcount 和 hpmstat 以及 Cell SDK 工具 cpc(即 cellperfctr)。




<think>好的,我现在要帮用户解答关于Modbus RTU中的写入多个保持寄存器(WRITE_MULTIPLE_REGISTERS)功能的问题。首先,我需要回忆一下Modbus协议的基本结构,特别是功能码部分。 用户问的是具体用法,所以我应该先介绍这个功能码的基本信息。记得Modbus中,功能码16对应的就是写入多个保持寄存器,所以需要提到这一点。然后,可能需要解释请求和响应的数据帧结构,包括起始地址、寄存器数量、字节数以及实际的数据部分。 接下来,用户可能需要知道如何构造请求报文。例如,起始地址是两个字节,高位在前,然后是寄存器数量,接着是字节数,最后是每个寄存器的数据,每个寄存器占两个字节。这里要确保用例子说明,比如从地址0x0000开始写入两个寄存器,数据分别是0x1234和0x5678,这样用户更容易理解。 响应报文部分,应该说明正确的响应会回显起始地址和寄存器数量,这样用户知道如何确认操作是否成功。同时,可能需要提到可能的异常响应,比如非法地址或数据超出范围,但用户的问题可能更关注正常使用,所以这部分可以简略。 然后,应用场景方面,用户可能需要知道何时使用这个功能,比如批量配置设备参数,这时候写入多个寄存器比单个写入更高效。需要举例说明,比如设置温度、压力等参数时,使用功能码16可以减少通信次数,提高效率。 注意事项也是关键部分。比如寄存器数量是否在设备允许范围内,地址是否有效,数据格式是否正确(高位在前还是低位在前),以及超时处理。这些都是在实际使用中容易出错的地方,用户可能会遇到问题,所以需要强调。 最后,总结一下步骤,帮助用户理清流程。可能还需要提醒用户参考设备手册,因为不同厂商可能有差异。比如有些设备可能对写入的寄存器数量有限制,或者地址的起始位置不同,这些都需要根据具体设备调整。 在组织语言时,要确保结构清晰,分点说明请求报文、响应报文、应用场景、注意事项等。同时,按照系统级指令的要求,行内数学表达式和独立公式使用正确的LaTeX格式,但用户的问题可能不涉及复杂公式,所以可能用到的机会不多,但如果有地址计算之类的,可能需要用十六进制表示,比如0x0000,这里可能不需要LaTeX,但要注意格式正确。 检查是否有遗漏的部分,比如功能码是16(十六进制的0x10),需要明确写出。同时,请求和响应的字节顺序是否正确,比如Modbus通常是大端格式,高位在前,低位在后。数据部分每个寄存器两个字节,需要拆分正确,例如0x1234拆分为0x12和0x34,按顺序排列。 可能用户在实际使用中会遇到的问题,比如如何处理字节顺序,或者数据长度超过限制,这时候注意事项部分需要提醒。此外,超时和错误处理也是实际应用中的重要部分,应该提到需要实现相应的机制。 总结下来,回答的结构应该是:功能介绍、请求报文格式、响应报文格式、应用场景、注意事项、总结。每个部分用例子说明,确保用户能够一步步理解和应用这个功能码。</think>写入多个保持寄存器(功能码:16/0x10)是Modbus RTU协议中用于批量修改保持寄存器的核心功能。以下是具体用法说明: --- ### **一、功能定义** - **功能码**:16(十六进制0x10) - **用途**:向从站设备的连续保持寄存器中写入多个数据 - **适用寄存器类型**:4xxxx保持寄存器(可读可写) --- ### **二、请求报文格式** ``` 从站地址 | 功能码 | 起始地址高位 | 起始地址低位 | 寄存器数量高位 | 寄存器数量低位 | 字节数 | 数据高位 | 数据低位 | ... | CRC校验 ``` - **起始地址**:2字节(大端格式,例如地址0x0000表示第一个寄存器) - **寄存器数量**:2字节(1~123个寄存器) - **字节数**:1字节(寄存器数量 × 2,例如写2个寄存器时字节数为0x04) - **数据**:每个寄存器占2字节,按高位在前顺序排列 **示例**:向地址0x0000写入两个寄存器(数据0x1234和0x5678): ``` 01 10 00 00 00 02 04 12 34 56 78 [CRC] ``` --- ### **三、响应报文格式** ``` 从站地址 | 功能码 | 起始地址高位 | 起始地址低位 | 寄存器数量高位 | 寄存器数量低位 | CRC校验 ``` - **正常响应**:回显写入的起始地址和寄存器数量 - **异常响应**:返回错误码(功能码+0x80)及异常原因 --- ### **四、典型应用场景** 1. **批量配置参数**:如同时设置设备温度、压力阈值 2. **状态同步**:将多个状态值一次性写入从站 3. **高效写入**:相比单寄存器写入(功能码06),减少通信次数 --- ### **五、关键注意事项** 1. **寄存器数量限制**:最大123个寄存器(协议规定) 2. **地址有效性**:确保起始地址+数量不超过设备寄存器范围 3. **数据对齐**:注意设备要求的字节序(大端/小端) 4. **错误处理**: - 非法地址 → 返回异常码0x02 - 数据超限 → 返回异常码0x03 5. **超时机制**:需在协议层实现超时重发 --- ### **六、实现步骤总结** 1. 构造请求:确定起始地址、寄存器数量、数据字节流 2. 发送请求:通过串口/UDP等物理层传输 3. 等待响应:校验CRC和回显参数 4. 错误重试:根据异常码调整请求内容 实际使用需参考设备手册,不同厂商对寄存器地址范围和写入规则可能有特殊约定。
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