program counter

program counter

Programmzähler

Program counter

Befehlszähler

Program counter adjustment based on the detection of an instruction prefix

Programmzähleranpassung basiert auf der Erkennung eines Befehlspräfixes

Exact measurement is possible because of hardware counters (including counters incrementing on a time tick) provided in modern processors, which are incremented whenever an event is happening. As we want to attribute events to code regions, without the counters, we would have to handle every event by incrementing a counter for the current code region ourself. Doing this in software is, of course, not possible; but, on the assumption that the event distribution over source code is similar when looking only at every n-th event instead of every event, a measurement method whose overhead is tunable has been developed: it is called Sampling. Time Based Sampling (TBS) uses a timer to regularly look at the program counter to create a histogram over the program code. Event Based Sampling (EBS) exploits the hardware counters of modern processors, and uses a mode where an interrupt handler is called on counter underflow to generate a histogram of the corresponding event distribution: in the handler, the event counter is always reinitialised to the 'n'of the sampling method. The advantage of sampling is that the code does not have to be changed, but it is still a compromise: the above assumption will be more correct if n is small, but the smaller the n, the higher the overhead of the interrupt handler.

Eine exakte Messung ist dennoch möglich, nämlich mit Hilfe von Hardware-Zählwerken, so wie sie in den heutigen modernen Prozessoren vorkommen. Diese Zähler inkrementieren mit jedem auftretenden Ereignis. Wir möchten auftretende Ereignisse bestimmten Code-Bereichen zuordnen können. Ohne Hardware-Zähler müssten wir jedes Ereignis selbst mit Hilfe von Software zählen -was natürlich nicht möglich ist. Unter der Annahme, dass die Ereignisverteilung im Quell-Code gleichmäßig ist, wurde jedoch eine Methode entwickelt, die nur jedes n-te Ereignis untersucht -wodurch die Kosten der Messung beeinflussbar sind: Sampling. Zeitbasiertes Sampling (Time Based Sampling, TBS) untersucht in regelmäßigen Zeitabständen den Programmzähler und erzeugt ein Histogramm über den Programmcode. Das Ereignisbasierte Sampling (Event Based Sampling, EBS) untersucht im Gegensatz dazu den Hardware-Zähler moderner Prozessoren. Dazu wird eine Interrupt-Leitung verwendet, die bei einem Zähler-Niedrigstand auslöst; daraufhin wird ein Histogramm der zugehörigen Ereignisverteilung erzeugt: Innerhalb dieser Routine wird der Ereigniszähler wieder auf das Element ‚n‘ der Sampling-Methode zurückgesetzt. Der Vorteil des Sampling ist, dass der Programmcode nicht verändert werden muss. Aber es handelt sich immer noch um eine Kompromisslösung: Die Methode misst genauer, wenn ‚n‘ möglichst klein ist. Mit schrumpfendem ‚n‘ steigen jedoch auch die Kosten für die Messung über die Interrupt-Leitung.