2009年08月14日

ARM11のパフォーマンスモニタを利用した簡単な実行時間の計測方法

ARM11のCP15にパフォーマンスモニタがあり、そのサイクルカウンタを利用して簡単にプログラムの2点間の時間を計測することができます。

計測用の関数を手軽に使えるようにソースコードを一つのヘッダファイルにまとめてみました。

ある関数を複数の方法で実装して、どちらが速いかを比較する場合に便利です。



ソースコード

カウンタの読み出しの時のオーバーヘッドを少なくするためインライン関数にしています。

gccの拡張記法を使用しています。

#ifndef __KMC_PMON_ARM11_H
#define __KMC_PMON_ARM11_H

/* Performance Monitor Control Register of ARM1136*/
#define CMCR_ECC 6
#define CMCR_D 3
#define CMCR_C 2
#define CMCR_E 0


volatile __inline__ static unsigned long __attribute__((always_inline))
pmon_start_cycle_counter()
{
    unsigned long x;
    asm volatile("mrc	p15, 0, %0, c15, c12, 0" : "=r" (x));
    x |= ((1 << CMCR_D) | (1 << CMCR_C) | (1 << CMCR_E));
    x &= ~(1 << CMCR_ECC);
    asm volatile("mcr	p15, 0, %0, c15, c12, 0" :: "r" (x));
    asm volatile("mrc	p15, 0, %0, c15, c12, 1" : "=r" (x));
    return x;
}

volatile __inline__ static unsigned long __attribute__((always_inline))
pmon_read_cycle_counter()
{
    unsigned long x;
    asm volatile ("mrc	p15, 0, %0, c15, c12, 1": "=r" (x));
    return x;
}

#endif /* __KMC_PMON_ARM11_H */

使用方法

pmon_arm1136.h をインクルードし、(#include "pmon_arm11.h")

最初にpmon_start_cycle_counter()を呼んでカウントをスタートさせます。

その後は任意のところでpmon_read_cycle_counter()でサイクルカウンタを読み出し、その差分で時間を計ります。

ライブラリなどを追加する必要がないので、Makefile等の変更が不要です。

計測したい部分のソースファイルだけの変更で使えます。

使用例

#include <stdio.h>
#include "pmon_arm11.h"

int func(int x) 
{
    int sum = 0;
    int i;
    for (i = 1; i <= x; i++) {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

int
main()
{
    unsigned long start, end;
    int x;

    start = pmon_start_cycle_counter();
    x = func(1000);
    end = pmon_read_cycle_counter();
    printf("time = %ld, x = %d\n", end - start, x);

    return x;
}

注意事項

  • ARM1136では特権モードでしか使用できません。これはサイクルカウンタのレジスタが特権モードでないと呼び書きできないためです。ARM1176ではSecure User and Non-secure Access Validation Control Register の設定でユーザーモードでも使用できるようになります。
  • CortexA8,A9ではPerformance Monitor Control Registerの位置が違うのでmrc, mcr命令の修正が必要。
  • 64分周するモードでカウンタを使用していますが、それでも約8分半ほどで32bitのカウンタは一周していまします。(KZM-ARM11ボードの場合)


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