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找出CPU时钟频率(每个核心,每个处理器)

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像CPUz这样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,是否有一种编程方式来计算每个核心(以及每个处理器,在每个CPU具有多个核心的多处理器系统中)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(用于时钟限制基准测试),它能够在基准测试期间记录系统中所有活动核心(所有处理器)的CPU时钟 .

6 回答

  • 2

    我会在这里扩展我的评论 . 这对我来说太大了,不适合评论 .

    你要做的事情非常困难 - 由于以下原因导致不切实际:

    • 没有可移植的方法来获得处理器频率 . rdtsc 确实 NOT 由于SpeedStep和Turbo Boost等效果而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测量时间 . 但是,确定的骗子可以篡改系统中的所有时钟和计时器 .

    • 准确读取处理器频率以及防篡改方式的时间将需要内核级访问 . 这意味着Windows的驱动程序签名 .


    There's no portable way to get the processor frequency:

    获取CPU频率的方法是两次调用rdtsc,其间有固定的持续时间 . 然后除去差异将给你频率 .

    问题是 rdtsc 没有给出处理器的真实频率 . 由于游戏等实时应用程序依赖于它,因此需要通过CPU限制和Turbo Boost保持一致 . 因此,一旦你的系统启动, rdtsc 将始终以相同的速率运行(除非你开始使用SetFSB或其他东西搞乱总线速度) .

    例如,在我的Core i7 2600K上, rdtsc 将始终显示 3.4 GHz 的频率 . 但实际上,它通过超频的Turbo Boost乘法器 46x1.6 GHz 空闲时加载 4.6 GHz .

    但是一旦你找到了衡量真实频率的方法,(或者你对 rdtsc 感到满意),你就可以使用thread-affinities轻松获得每个核心的频率 .

    Getting the True Frequency:

    要获得处理器的真实频率,您需要访问MSR(特定于型号的寄存器)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 . 如果您在Windows中尝试进行此分发,则需要通过正确的驱动程序签名协议 . 此外,代码因处理器品牌和型号而异,因此每个处理器代需要不同的检测代码 .

    一旦进入这个阶段,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),您可以计算真实频率 . MSR使您可以访问其他信息,例如CPU倍频器 .


    All known methods to measure frequency require an accurate measurement of time:

    这可能是更大的问题 . 您需要一个计时器才能测量频率 . 一个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......

    这个清单一直在继续 . 换句话说,你不能相信任何计时器,因为一个有能力的黑客将能够欺骗所有这些计时器 . 例如,可以通过直接在OS中更改系统时钟来愚弄 clock()gettimeofday() . 愚弄 QueryPerformanceCounter() 更难 .

    Getting a True Measurement of Time:

    上面列出的所有时钟都是易受攻击的,因为它们通常以某种方式从相同的系统基本时钟导出 . 并且该系统基本时钟通常与系统基准时钟相关联 - 在系统已经通过超频实用程序启动后可以更改 .

    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HPETACPI . 不幸的是,这些似乎也需要内核级访问 .


    To Summarize:

    构建任何类型的防篡改基准测试几乎肯定需要编写需要Windows签名的内核模式驱动程序 . 对于休闲基准而言,这往往是一个太大的负担作家 .

    这导致了防篡改基准的短缺,这可能导致近年来竞争激烈的超频社区整体下滑 .

  • 1

    我意识到这已经得到了解答 . 我也意识到这基本上是一种黑色艺术,所以请把它拿走或留下 - 或提供反馈 .

    为了找到受限制(感谢microsft,hp和dell)HyperV主机(不可靠的perf计数器)和HyperV来宾(只能获得库存CPU速度,而不是最新)的时钟速率,我通过试验错误和fluke,创建一个每个时钟只循环一次的循环 .

    代码如下 - C#5.0,SharpDev,32位,目标3.5,优化(关键),无debuger活跃(关键)

    long frequency, start, stop;
            double multiplier = 1000 * 1000 * 1000;//nano
            if (Win32.QueryPerformanceFrequency(out frequency) == false)
                throw new Win32Exception();
    
            Process.GetCurrentProcess().ProcessorAffinity = new IntPtr(1);
            const int gigahertz= 1000*1000*1000;
            const int known_instructions_per_loop = 1; 
    
            int iterations = int.MaxValue;
            int g = 0;
    
            Win32.QueryPerformanceCounter(out start);
            for( i = 0; i < iterations; i++)
            {
                g++;
                g++;
                g++;
                g++;
            }
            Win32.QueryPerformanceCounter(out stop);
    
            //normal ticks differs from the WMI data, i.e 3125, when WMI 3201, and CPUZ 3199
            var normal_ticks_per_second = frequency * 1000;
            var ticks = (double)(stop - start);
            var time = (ticks * multiplier) /frequency;
            var loops_per_sec = iterations / (time/multiplier);
            var instructions_per_loop = normal_ticks_per_second  / loops_per_sec;
    
            var ratio = (instructions_per_loop / known_instructions_per_loop);
            var actual_freq = normal_ticks_per_second / ratio;
    
            Console.WriteLine( String.Format("Perf counhter freq: {0:n}", normal_ticks_per_second));
            Console.WriteLine( String.Format("Loops per sec:      {0:n}", loops_per_sec));
            Console.WriteLine( String.Format("Perf counter freq div loops per sec: {0:n}", instructions_per_loop));
            Console.WriteLine( String.Format("Presumed freq: {0:n}", actual_freq));
            Console.WriteLine( String.Format("ratio: {0:n}", ratio));
    

    笔记

    如果调试器处于活动状态,则每个循环

    • 25条指令

    • 考虑事先运行2或3秒循环来启动处理器(或至少尝试启动,了解这些天服务器受到多大程度的限制)

    • 在64位Core2和Haswell Pentium上测试,并与CPU-Z进行比较

  • 0

    我之前发布过这个主题(以及一个基本算法):here . 据我所知,算法(参见讨论)非常准确 . 例如,Windows 7将我的CPU时钟报告为2.00 GHz,CPU-Z报告为1994-1996 MHz,我的算法报告为1995025-1995075 kHz .

    该算法执行大量循环来执行此操作,这会导致CPU频率增加到最大值(因为它也将在基准测试期间),因此速度限制软件将无法发挥作用 .

    其他信息herehere .

    关于速度限制的问题,除非应用程序使用速度值来确定经过的时间并且时间本身非常重要,否则我真的不认为这是一个问题 . 例如,如果一个除法需要x个时钟周期才能完成,那么CPU是以3 GHz还是300 MHz运行并不重要:它仍然需要x个时钟周期,唯一的区别是它将在十分之一内完成除法在@ 3 GHz的时间 .

  • 3

    最简单的方法之一是使用 RDTSC ,但是看到这是反作弊机制,我把它作为内核驱动程序或超级遮阳板常驻代码 .

    您可能还需要滚动自己的计时代码**,这也可以通过 RDTSC 完成(下面的示例中使用的QPC使用 RDTSC ,实际上它非常简单,可以进行逆向工程并使用本地副本,其中意味着篡改它,你需要篡改你的司机) .

    void GetProcessorSpeed()
    {
        CPUInfo* pInfo = this;
        LARGE_INTEGER qwWait, qwStart, qwCurrent;
        QueryPerformanceCounter(&qwStart);
        QueryPerformanceFrequency(&qwWait);
        qwWait.QuadPart >>= 5;
        unsigned __int64 Start = __rdtsc();
        do
        {
            QueryPerformanceCounter(&qwCurrent);
        }while(qwCurrent.QuadPart - qwStart.QuadPart < qwWait.QuadPart);
        pInfo->dCPUSpeedMHz = ((__rdtsc() - Start) << 5) / 1000000.0;
    }
    

    **我这是为了@Mystical提到的安全性,但由于我从未感受到颠覆低级系统计时机制的冲动,可能会涉及更多,如果Mystical可以添加一些东西会很好:)

  • 1

    人们应该参考这份白皮书:Intel® Turbo Boost Technology in Intel® Core™ Microarchitecture (Nehalem) Based Processors . 基本上,在样本周期T内产生几次UCC固定性能计数器的读数 .

    Relative.Freq = Delta(UCC)  / T
    
    Where:
       Delta() = UCC @ period T
                     - UCC @ period T-1
    

    从Nehalem架构开始,UCC相对于核心的Unhalted状态增加和减少点击滴答的数量 .

    当SpeedStep或Turbo Boost激活时,将相应地测量使用UCC的估计频率;而TSC保持不变 . 例如,Turbo Boost在行动中显示Delta(UCC)大于或等于Delta(TSC)

    函数 Core_Cycle 函数中的示例位于Cyring | CoreFreq GitHub .

  • 30

    你需要使用CallNtPowerInformation . 这是来自putil项目的code sample . 通过这种方式,您可以获得当前和最大CPU频率 . 据我所知,不可能获得每CPU频率 .

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