直接从汇编语言访问性能计数器的ARMv7指令

我想从ARMv7处理器收集性能计数器信息，例如分支预测失误。我正在做一个项目，我需要能够计算预测失误

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但是我正在使用的设备（我的Chromebook）没有合适的Linux内核来使用“perf”实用程序。我无法在这台旧机器上安装支持perf的Linux。本来可以支持的项目，由于太旧，在互联网上似乎不可用。我知道有一种方法可以使用ARMv7指令直接从汇编语言访问性能计数器，但我不知道该怎么做。

例如，在ARM上有一些直接使用PMU性能计数器的示例

armv7：

armv8：

因此，第一件事是创建一个内核模块，以允许用户模式访问PMU计数器。下面是设置PMU寄存器PMUSERENR_EL0以启用用户模式访问的代码

但性能计数器是系统的特权部分，默认情况下，它们只能从内核模式访问。您不能只使用用户空间代码中的汇编指令来使用它们，您将得到的唯一结果是SIGSEGV或其他变体的权限被拒绝。为了能够从用户空间访问，应该在内核模式下完成一些工作。它可以是任何现有的PMU驱动程序：perf或oprofile（较旧的PMU访问工具），也可以是一些自定义内核模块，它将允许用户空间访问PMU寄存器。但要编译您的模块，您仍然需要内核的大部分内核开发基础设施（我希望标准chromebook内核没有内核包含来进行模块构建，并且该内核可能不接受标准配置中的未签名模块）

你能做什么：

• 使用另一台机器，比你过时的chromebook更新。您的项目可能有一些远程访问的机器，您可以尝试购买一些小型且流行的带有linux的ARM单板计算机（如raspberry pi 3/4）。这个受欢迎的板将有更新的arm cpu内核，它将有ubuntu或debian
• 检查oprofile子系统，它可能已在内核中启用。早于性能，但也可以访问PMU计数器
• 在启用perf_事件子系统的情况下重新编译linux内核。您只需要在chromebook上启动的正确内核，以及从树中重建perf的任何编译器（使用任何版本的perf）。或者直接使用

  perf\u event\u open

  syscall
• 检查

  /lib/modules/`uname-r`/build

  目录。如果存在，您可以尝试构建自定义内核模块，以启用用户空间直接访问

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pmcr_el0和其他PMU寄存器上的TRM：以及一些概述

如果使用正确的mrs/msr指令，则是一个问题。也就是说，操作系统可能会阻止这一点，所以要小心。你的chromebook的确切型号和cpu是什么？你的linux内核版本是什么？必须在内核中阻止PMU访问，并且您必须加载自己的内核模块或重新编译linux内核（或使用perf enables查找预编译内核）才能在您的计算机上使用PMU。您还应该检查oprofile，可能购买一些小型SBC（如raspberry pi 3或4）会更容易，以便使用流行的debian/ubuntu兼容ARM板来进行硬件性能测试和计数（或者购买远程/云访问某些ARM机器，更好的裸机）。

/*Enable user-mode access to counters. */
asm volatile("msr pmuserenr_el0, %0" : : "r"((u64)ARMV8_PMUSERENR_EN_EL0|ARMV8_PMUSERENR_ER|ARMV8_PMUSERENR_CR));

/*   Performance Monitors Count Enable Set register bit 30:0 disable, 31 enable. Can also enable other event counters here. */ 
asm volatile("msr pmcntenset_el0, %0" : : "r" (ARMV8_PMCNTENSET_EL0_ENABLE));

/* Enable counters */
u64 val=0;
asm volatile("mrs %0, pmcr_el0" : "=r" (val));
asm volatile("msr pmcr_el0, %0" : : "r" (val|ARMV8_PMCR_E));