CPUのクロックを測定する

しかしながら，Delphi5のインラインアセンブラではRDTSC命令はサポートされていないらしく， コンパイル時にエラーとなる． いろいろ調べてみると，DW命令にアドレス$310Fを指定することで， RDTSCの擬似命令を発行することができるようだ．

総クロック数の引き算を行うためには，読み出したeaxレジスタとedxレジスタの値を 二つの4バイト変数にコピーし，これらからInt64型の変数を生成する必要がある．

ある時点の総クロック数を得るには，例えば以下のようにする．

var
  CurrentLo, CurrentHi: DWORD;
  Current: Int64;
  ......
  
  asm
     DW   $310F          // RDTSC
     mov CurrentLo, eax
     mov CurrentHi, edx
   end;
   Current := CurrentHi;
   Current := CurrentLo or Current shl 32;

まず，RDTSCの擬似命令を発行し，eaxおよびedxをそれぞれDWORD値にコピーする． それから，上位バイトのDWORD値をInt64型変数に代入し， それを左に32ビットだけシフトさせ，下位バイトのDWORD値とのor（ビットごとの論理和）をとる．

与えられた測定時間内のクロック数を得るために，以下のような関数GetCPUClockを作った．

function GetCPUClock( iWait: DWORD ): DWORD;
var
  TickTime, StartLo, StartHi, CurrentLo, CurrentHi: DWORD;
  Start, Current, Clock: Int64;
begin
   if iWait > 1000 then iWait := 1000;
   TickTime := GetTickCount;
   asm
     DW   $310F
     mov StartLo, eax
     mov StartHi, edx
   end;
   while ( GetTickCount > TickTime + iWait ) do begin end;
   asm
     DW   $310F
     mov CurrentLo, eax
     mov CurrentHi, edx
   end;
   Start := StartHi;
   Start := StartLo or Start shl 32;
   Current := CurrentHi;
   Current := CurrentLo or Current shl 32;
   Clock := Current - Start;
   if Clock > $FFFFFFFF then Clock := $FFFFFFFF;
   Result := Clock;
end;

引数iWaitは測定時間をミリ秒単位で指定し，最大値は1000（=1秒）である． 他の処理系との互換性を考え，戻り値はDWORDに丸める． 結果が$FFFFFFFF（すなわち4GHz）以上なら，桁あふれを防ぐため強制的に$FFFFFFFFとする．

本来ならば，CPUID命令などを使ってRDTSC命令がサポートされているか（Pentium以降のCPUであるか）を 事前に調べた方がいいだろう． サポートされていない命令を発行すると，最悪の場合マシンが落ちる可能性がある． また，eaxやedxの内容をどこかに退避させておいた方がいいかも知れない． この辺りの情報はここやここにある．

PentiumIII 600MHzのマシン（Win2K）での実行結果を以下に示す．

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  Clock: DWORD;
begin
   Clock := GetCPUClock( 500 );
   Edit1.Text := FormatFloat( '###.00', Clock * 2 / 1000000 );
end;

BIOS設定の値とは数クロックの誤差があるが，時間測定やタスクスイッチングによるものだろう． AthlonやCyrixIIIでも試してみたが，両者とも一応測定できた．

Athlon 1.4GHz（Win98）	CyrixIII 533MHz（WinMe）

全く同じコードをCでも書いてみた． DLLからエクスポートするための関数である．

#include <windows.h>

DWORD __declspec( dllexport ) __stdcall GetCPUClock( DWORD iWait ){

    __int64 start, current, clock;
    unsigned long start_lo, start_hi, current_lo, current_hi;
    DWORD TickCount, result;

    if ( iWait > 1000 ) iWait = 1000;
    TickCount = GetTickCount();

    __asm{
       rdtsc
       mov start_lo, eax
       mov start_hi, edx
    }

    while ( 1 ) {
        if ( GetTickCount() - TickCount > iWait ) break;
    }

    __asm{
       rdtsc
       mov current_lo, eax
       mov current_hi, edx
    }

    start = start_hi;
    start = start_lo | start << 32;
    current = current_hi;
    current = current_lo | current << 32;
    clock = current - start;
    if ( clock > 0xffffffff ) clock = 0xffffffff;
    result = clock;
    return result;
}

これをVisual C/C++ 5.0でコンパイルしたところ，Delphiと同じく，インラインアセンブラで rdtscがサポートされていないとのエラーメッセージが出た． 仕方が無いので，以下のマクロを追加した．

#define rdtsc __asm __emit 0fh __asm __emit 031h

上記のコードからDLLをビルドすると，エクスポートされる関数名が_GetCPUClock@4になるので， 以下の内容のDEFファイルをプロジェクトに追加してリビルドする．

EXPORTS
GetCPUClock  =  _GetCPUClock@4

なお，VC/C++ 6.0ではrdtscがサポートされているようで，マクロを書かずともコンパイルできた．

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