PMU性能分析系列1 - 相关事件的理解 - Basic Performance Tuning Events

以Intel(R) Microarchitecture Code Name Nehalem系列的CPU为例，以VTune工具作为测试手段来理解（因为我的CPU是这个系列的。）

基本的性能调优事件

使用这些事件能了解代码中最耗时和执行最多指令的部分。
其中三个事件是fixed counter（固定计数器，参考18.4.1 Fixed-function Performance Counters了解其概念），简单理解它们用于计数对应的预定义的一些事件。

1. CPU_CLK_UNHALTED

Programable counter version of the unhalted cycle counter

表示非停机状态的机器周期数。

很显然，对于一个程序，这个事件的数目越少越好，表明其运行状态(非停机状态)消耗的机器周期少，即耗时少。其有三个扩展：

THREAD_P：非停机状态下线程的机器周期。线程在运行HLT指令的时候进入halt state(停机状态)。由于CPU核的频率会不断变化，这个事件数目和时间的比例是变化的。

TOTAL_CYCLES：CPU机器周期数目的总和，halted+unhalted（除了处于深度睡眠状态）。

REF_P：线程在非停机状态下，计数base clock(133Mhz)的参考机器周期数目。很显然，这个事件不会被频率影响，就好象是线程运行一直运行在一个最大的频率一样。

2. CPU_CLK_UNHALTED.REF

Reference cycles when thread is not halted (fixed counter)

和上面的CPU_CLK_UNHALTED的REF_P的含义相同。

3. CPU_CLK_UNHALTED.THREAD

Cycles when thread is not halted (fixed counter)

和上面的CPU_CLK_UNHALTED的THREAD_P的含义相同。

4. INST_RETIRED.ANY

Instructions retired ( fixed counter ) 

表示消耗的指令数，计数执行过程中消耗的指令数。

说明：关于retire，一般表示退休什么的意思，这里其实其含义就是“消耗”，retirement表示指令隐退，或者可以理解为其技术指令从执行到退出的那个退出的次数，自然，其实就表示消耗的指令数了。:)

对于包含多个微操作(micro-op)的指令，其只对最后一个微操作的指令引退进行计数，即只计数一次。

5. THREAD_ACTIVE

Cycles thread is active

线程处于active状态下的机器周期数。

性能指标之CPI：

Clockticks per Instructions Retired (CPI)

即Cycles per Instructions，表示每一条指令消耗的时钟周期。这是一个基础的性能指标之一，在进行性能分析时，其一般是首先会分析的一个指标。

很显然，CPI的值越小越好，CPI的计算为：Clockticks / Instructions Retired。如：

CPI=CPU_CLK_UNHALTED.THREAD/INST_RETIRED.ANY

说明：如果要计算一个函数的CPI，就使用相应的事件计算，这里的例子是计算整个thread的CPI。

根据经验值，如果CPI小于0.75，那么认为其性能是不错的。如果大于0.75，就需要考虑进行优化了。