c++ - 找出 CPU 时钟频率(每个内核、每个处理器)

Question

CPUz 之类的程序非常擅长提供有关系统的深度信息(总线速度、内存时序等)

但是，是否有一种编程方法可以计算每个内核(以及每个处理器，在每个 CPU 具有多个内核的多处理器系统中)频率，而无需处理 CPU 特定信息。

我正在尝试开发一种反作弊工具(用于时钟有限的基准测试竞赛)，它能够在系统中所有事件内核(跨所有处理器)的基准测试运行期间记录 CPU 时钟。

Answer 1

我将在这里扩展我的评论。这对我来说太大而深入，无法放入评论中。

您尝试做的事情非常困难 - 由于以下原因而变得不切实际:

没有可移植的方法来获取处理器频率。 rdtsc 不是 由于 SpeedStep 和 Turbo Boost 等效果，始终提供正确的频率。

所有已知的测量频率的方法都需要准确的时间测量。然而，一个坚定的作弊者可以篡改系统中的所有时钟和计时器。

以防篡改的方式准确读取处理器频率和时间将需要内核级访问。这意味着 Windows 的驱动程序签名。

没有获得处理器频率的可移植方法:

获取 CPU 频率的“简单”方法是调用 rdtsc 两次，中间有固定的持续时间。然后除以差异将为您提供频率。

问题是rdtsc没有给出处理器的真实频率。因为游戏等实时应用依赖于它，rdtsc需要通过 CPU 节流和 Turbo Boost 保持一致。所以一旦你的系统启动，rdtsc将始终以相同的速率运行(除非你开始用 SetFSB 或其他东西来弄乱总线速度)。

例如，在我的 Core i7 2600K 上，rdtsc将始终在 3.4 GHz 处显示频率.但实际上，它在1.6 GHz处闲置和时钟高达 4.6 GHz通过超频 Turbo Boost 倍频器在负载下 46x .

但是，一旦找到测量真实频率的方法(或者您对 rdtsc 感到满意)，您就可以使用 thread-affinities 轻松获得每个内核的频率。 .

获取真实频率:

要获得处理器的真实频率，您需要访问 MSR(特定于模型的寄存器)或硬件性能计数器。

这些是内核级指令，因此需要使用驱动程序。如果您出于分发目的在 Windows 中尝试此操作，则您需要通过正确的驱动程序签名协议(protocol)。此外，代码会因处理器品牌和型号而异，因此您需要为每一代处理器提供不同的检测代码。

一旦到了这个阶段，有多种方法可以读取频率。

在 Intel 处理器上，硬件计数器可让您计算原始 CPU 周期。结合精确测量实时的方法(下一节)，您可以计算出真实频率。通过 MSR，您可以访问其他信息，例如 CPU 倍频器。

所有已知的频率测量方法都需要准确的时间测量:

这也许是更大的问题。您需要一个计时器才能测量频率。有能力的黑客将能够篡改您可以在 C/C++ 中使用的所有时钟。
这包括以下所有内容:

clock()

gettimeofday()

QueryPerformanceCounter()

等等...

这份 list 不胜枚举。换句话说，您不能相信任何计时器，因为有能力的黑客将能够欺骗所有计时器。例如 clock()和 gettimeofday()可以通过直接在操作系统内更改系统时钟来欺骗。糊涂QueryPerformanceCounter()更难。

获得真正的时间测量:

上面列出的所有时钟都很脆弱，因为它们通常以某种方式从同一个系统基本时钟派生而来。并且该系统基本时钟通常与系统基本时钟相关联 - 可以在系统启动后通过超频实用程序进行更改。

因此，获得可靠且防篡改的时间测量的唯一方法是读取外部时钟，例如 HPET或 ACPI .不幸的是，这些似乎也需要内核级访问。

总结:

构建任何类型的防篡改基准几乎肯定需要编写内核模式驱动程序，该驱动程序需要为 Windows 进行证书签名。对于随意的基准测试作者来说，这通常是太多的负担。

这导致了防篡改基准的短缺，这可能是近年来竞争性超频社区整体衰落的原因之一。