Assembly x86 (16bit)：更准确的时间测量

Question

我正在使用 DOSBox 在 TASM 16 位中编程，这是今天的问题：使用 DOS INT 21h/2Ch 我可以获得系统当前的百分之一秒。这很好……直到它不是。

看，我正在寻找以毫秒为单位的至少半精确的时间测量，我确信这是可能的。

为什么，你问？看看 INT 15h/86h。使用此中断，我可以将程序延迟微秒。如果存在这样的精度，我相信获得毫秒将是在公园散步。

我的一些想法：使用每 1/1024 秒发生一次的 INT 70h，但我不知道如何监听中断，也不想要一个不能监听的计时系统除以 10.

这个问题现在已经打动了我，我在网上找不到已经存在的解决方案。

提前干杯

Answer 1

非常感谢 Peter Cordes 在评论中的回答，我现在 post 回答任何其他计划使用 30 年前的老式编译器的人。

粗略地说，您在 16 位 TASM 中可以获得的最佳时钟仍然不够准确。幸运的是，在 TASM 中，您可以使用 .386 指令（如 here 所述）“解锁”32 位模式。

然后，您可以使用RDTSC 命令（读取时间戳计数器），但是有一个问题。它在TASM 中不存在。它不存在的事实对我们没有任何意义，因为 TASM 中的所有命令（通常称为助记符）只是 OpCode 的替代品，它定义了 CPU 可以运行的每条指令。 =16=]

当 Intel Pentium CPU 发布时，包含了 RDTSC 的 OpCode，所以如果你有一个 CPU 从它开始......你很好。

现在，如果 TASM 中不存在 RDTSC 指令，我们如何运行？（但在我们的 CPU 中）

在 TASM 中，有一条指令叫做 db，通过它我们可以直接运行一个 OpCode。

正如所见 here，我们需要对运行 RDTSC 做的是：db 0Fh, 31h.

就是这样！您现在可以运行轻松执行此指令，并且您的程序仍将一团糟，但 timed 混乱！

Answer 2

在 16 位 PC 兼容 x86 系统中，PIT（可编程间隔定时器）使用 1.19318MHz 的时钟输入来递减 16 位计数器。每当计数器在 2¹⁶ = 65536 增量后返回时，就会产生中断。 BIOS 提供的 ISR（中断服务例程）处理它然后递增软件计数器，频率为 1.19318MHz / 65536 ~= 18.2 Hz。

在DOS和其他实模式操作系统下，16位PIT计数器可以直接从相关端口以两个8位块读取，这个数据可以与软件维护的滴答计数器结合起来达到毫秒分辨率。基本上，一个人最终会使用一个 48 位滴答计数器，其中由 BIOS 维护的 32 位软件计数器构成最高有效位，而 16 位 PIT 计数器构成最低有效位。

由于数据并非一口气全部读出，因此存在竞争条件的风险，必须妥善处理。此外，一些 BIOS 用于将 PIT 编程为方波发生器而不是简单的速率计数器。虽然这不会干扰增加软件滴答的任务，但它会干扰 PIT 计数器寄存器与软件滴答的直接组合。这需要对 PIT 进行 一次性 初始化，以确保它在速率计数模式下运行。

下面是 16 位汇编代码，封装为 Turbo Pascal 单元，多年来我一直使用它来实现毫秒级精度的稳健计时。这里从滴答计数到毫秒的转换有点像黑盒子。我丢失了它的设计文档，现在无法即时快速重建它。我记得这个定点计算的抖动足够小，可以可靠地测量毫秒。 Turbo-Pascal 的调用约定要求在 DX:AX 寄存器对中返回一个 32 位整数结果。

UNIT Time;   { Copyright (c) 1989-1993 Norbert Juffa }

INTERFACE

FUNCTION Clock: LONGINT;             { same as VMS; time in milliseconds }


IMPLEMENTATION

FUNCTION Clock: LONGINT; ASSEMBLER;
ASM
             PUSH    DS              { save caller's data segment }
             MOV     DS, Seg0040     {  access ticker counter }
             MOV     BX, 6Ch         { offset of ticker counter in segm.}
             MOV     DX, 43h         { timer chip control port }
             MOV     AL, 4           { freeze timer 0 }
             PUSHF                   { save caller's int flag setting }
             CLI                     { make reading counter an atomic operation}
             MOV     DI, DS:[BX]     { read BIOS ticker counter }
             MOV     CX, DS:[BX+2]
             STI                     { enable update of ticker counter }
             OUT     DX, AL          { latch timer 0 }
             CLI                     { make reading counter an atomic operation}
             MOV     SI, DS:[BX]     { read BIOS ticker counter }
             MOV     BX, DS:[BX+2]
             IN      AL, 40h         { read latched timer 0 lo-byte }
             MOV     AH, AL          { save lo-byte }
             IN      AL, 40h         { read latched timer 0 hi-byte }
             POPF                    { restore caller's int flag }
             XCHG    AL, AH          { correct order of hi and lo }
             CMP     DI, SI          { ticker counter updated ? }
             JE      @no_update      { no }
             OR      AX, AX          { update before timer freeze ? }
             JNS     @no_update      { no }
             MOV     DI, SI          { use second }
             MOV     CX, BX          {  ticker counter }
@no_update:  NOT     AX              { counter counts down }
             MOV     BX, 36EDh       { load multiplier }
             MUL     BX              { W1 * M }
             MOV     SI, DX          { save W1 * M (hi) }
             MOV     AX, BX          { get M }
             MUL     DI              { W2 * M }
             XCHG    BX, AX          { AX = M, BX = W2 * M (lo) }
             MOV     DI, DX          { DI = W2 * M (hi) }
             ADD     BX, SI          { accumulate }
             ADC     DI, 0           {  result }
             XOR     SI, SI          { load zero }
             MUL     CX              { W3 * M }
             ADD     AX, DI          { accumulate }
             ADC     DX, SI          {  result in DX:AX:BX }
             MOV     DH, DL          { move result }
             MOV     DL, AH          {  from DL:AX:BX }
             MOV     AH, AL          {   to }
             MOV     AL, BH          {    DX:AX:BH }
             MOV     DI, DX          { save result }
             MOV     CX, AX          {  in DI:CX }
             MOV     AX, 25110       { calculate correction }
             MUL     DX              {  factor }
             SUB     CX, DX          { subtract correction }
             SBB     DI, SI          {  factor }
             XCHG    AX, CX          { result back }
             MOV     DX, DI          {  to DX:AX }
             POP     DS              { restore caller's data segment }
END;


BEGIN
   Port [] := ;                { need rate generator, not square wave }
   Port [] := 0;                  { generator as programmed by some BIOSes }
   Port [] := 0;                  { for timer 0 }
END. { Time }

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Assembly x86 (16bit): More accurate time measurement

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