CPUZähler

Der Begriff CPUZähler bezeichnet in der Computerarchitektur einen Hardware-Zähler in der CPU, der Ereignisse während der Ausführung zählt. Typische Zählereignisse sind Taktzyklen, retirete Befehle oder speicherbezogene Ereignisse wie Cache-M misses. Die Zähler bilden zusammen die Performance-Monitoring-Einheit (PMU) der CPU und werden von Betriebssystemen oder Anwendungswerkzeugen programmiert.

Hardware-Zähler gliedern sich in feste Zähler und programmierbare Zähler. Feste Zähler zählen meist Taktzyklen oder retirete Befehle und sind unabhängig von der konfigurierten Event-Auswahl. Programmierbare Zähler können eine Vielzahl von Ereignissen erfassen, wie zyklische Zugriffe auf Cache-Ebenen, Speichermanagement-Ereignisse, Verzweigungen oder Exception-Ereignisse. Viele Systeme unterstützen Multiplexing, wenn nicht genügend Zähler vorhanden, sodass mehrere Ereignisse sequentiell gemessen werden.

Funktionsweise: Werkzeuge konfigurieren die PMU, starten das Zählen, lesen die Zählerstände und interpretieren sie. Zählerwerte sind meist 64 Bit, Überschreitungen führen zu Overflow-Indikatoren. Messungen können als fortlaufendes Zählen oder als Sampling erfolgen, wobei beim Sampling nur zu bestimmten Zeitpunkten Daten erfasst werden.

Anwendungen: Leistungsanalyse, Optimierung und Benchmarking in Softwareentwicklung, Systemdiagnose und Hochleistungsrechnen. Bekannte Tools sind plattformübergreifende Lösungen wie Perf (Linux), PAPI, Intel VTune und andere, die auf PMU-Ereignisse zugreifen.

Herausforderungen: Architekturübergreifende Unterschiede, Genauigkeit von Messungen, Portabilität von Messdaten, Berechtigungen und Kosten durch Mess-Overhead.