錄製硬體效能（PMU）事件

2024-08-25

效能監視器 Unit（PMU）事件可用來測量 CPU 效能，並瞭解工作負載 CPU 特徵。每個 CPU 廠商，例如 Arm、Intel 和 AMD，在其平臺上都有可用 PMU 事件的詳細技術參考手冊。您可以在 ETW 事件上收集 PMU 事件，例如 CSwitch，或在計數器中斷上取樣它們，每當執行期間發生事件溢位時。

列舉系統中支援的PMU事件

您可以使用WPR.exe或Xperf.exe來列舉可用的 PMU 事件。根據預設，CPU 廠商檔中只有一小部分的 PMU 事件會在 Windows HAL 中實作。不過，WPR 提供一種方式來擴充未公開為可用配置檔來源的 PMU 事件。下列命令列出執行中系統上支援的 PMU 事件。

wpr -pmcsources or xperf -pmcsources

命令輸出會顯示可用的 PMU 事件、其預設間隔、間隔範圍，以及目前使用事件的記錄器號碼。

wpr pmcsources 輸出

PMU 事件會對應至效能監視器計數器（PMC）。不過，根據 CPU 的實作，對應不一定是 1 到 1。此外，大部分 CPU 都會提供一定數目的效能監視器計數器（PMC），以收集特定 PMU 事件。例如，某些 CPU 提供四個泛型可程式化計數器和三個固定計數器。結尾為『Fixed』的事件名稱適用於固定計數器。請確定您在系統中啟用正確的 PMU 事件計數。

收集 ETW 事件上的 PMU 事件

CPU 有多個可計算 PMU 事件的計數器（PMC）效能監視器。每當選取的 ETW 事件引發時，您就可以記錄這些計數器值。若要使用 Windows Performance Recorder （WPR）以 ETW 事件記錄 PMC 值，請使用 <HardwareCounter> 元素在自訂配置檔中新增計數器和 ETW 事件。此範例會定義 PMU 事件;TotalCycles 和 InstructionRetired，並在 CSwitch 事件上收集它們。

  <SystemProvider Id="SystemProvider_General_Mobile">
     <Keywords>
       <Keyword Value="ProcessThread" />
       <Keyword Value="Loader" />
       <Keyword Value="CSwitch" />
     </Keywords>
   </SystemProvider>
  
 <HardwareCounter Id="HC_PerfWorkloads.Base" Base="" Strict="true">
     <Counters>
       <Counter Value="TotalCycles"/>
       <Counter Value="InstructionRetired" />
      </Counters>
     <Events>
       <Event Value="CSwitch"/>
     </Events>
   </HardwareCounter>

下列 wpr 設定檔 xml 元素示範如何參考 <HardwareCounter> 中 <SystemCollectorId>上述定義的。

<SystemCollectorId Value="SystemCollector">
     <SystemProviderId Value="SystemProvider_General_Mobile" />
     <HardwareCounterId Value="HC_PerfWorkloads.Base"></HardwareCounterId>
</SystemCollectorId>

若要使用 Xperf.exe 記錄 PMC 值，請使用 -pmc 選項。下列範例會啟動一個系統會話，收集 CSWITCH 事件上的 InstructionRetired 和 TotalCycles，以及另一個事件會話。

Xperf.exe -on <tracing_flags> -pmc counters events [strict]
Ex>
xperf.exe -on BASE+CSWITCH+POWER+PROC_THREAD+LOADER+MEMINFO+MEMINFO_WS -pmc InstructionRetired,TotalCycles CSWITCH strict -start PMUPerfLogger -on ca92de02-0d94-43a3-9694-d60eb94f2f7d+Microsoft-Windows-Kernel-Pep+Microsoft-Windows-Kernel-Processor-Power:0xC2:4 -BufferSize 1024 -MinBuffers 32 -MaxBuffers 512

如果您使用 InstructionRetired 進行追蹤，特別是 CSwitch 事件上的 TotalCycles 計數器，以及適當的 SystemProvider 關鍵詞，例如 ProcessThread、Loader 和 CSwitch，最新的 Windows 效能分析器將會顯示每個指令數據表的迴圈。

每個指示數據表的 wpa 循環數

PMC Overflow 的取樣

除了一般取樣分析的時間取樣（週期計數）之外，您也可以取樣 PMU 事件的頻率，例如分支錯誤預測、快取遺漏或 TLB 遺漏。若要在 WPR 中取樣 PMU 事件，請在 <SampledCounters> 元素中使用 <HardwareCounter> 。下列範例會設定在 InstructionRetired 硬體事件上分析的硬體計數器。 Interval 是該類型的事件數目。

  <SystemProvider Id="SystemProvider_General_Mobile">
     <Keywords>
       <Keyword Value="ProcessThread" />
       <Keyword Value="Loader" />
       <Keyword Value="PmcProfile" />
     </Keywords>
   </SystemProvider>
   <HardwareCounter  Id="HC_Sampling.Base" Base="" Strict="true">
     <SampledCounters>
       <SampledCounter Value="InstructionRetired" Interval="100000"/>
     </SampledCounters>
   </HardwareCounter>

以下的 WPR 設定檔 xml 元素示範如何參考 <HardwareCounter> 中 <SystemCollectorId>上述定義的。

   <SystemCollectorId Value="SystemCollector_General_Mobile">
     <SystemProviderId Value="SystemProvider_General_Mobile" />
     <HardwareCounterId Value="HC_Sampling.Base"/>
   </SystemCollectorId>

若要使用 Xperf.exe 來取樣 PMU 事件，請使用 -pmcprofile 選項。下列範例會啟動一個在 InstructionRetired 上取樣的系統會話。

xperf -on proc_thread+loader+cswitch+dpc+interrupt+pmc_profile -pmcprofile instructionretired -stackwalk pmcinterrupt

設定擴充 PMU 計數器組態

除了您可以透過命令列舉的架構 PMU 事件（-pmcsources），您也可以透過 WPR 自定義設定檔或登錄設定來設定非架構 PMU 事件。這項功能已新增至 Win10 版本 1903。您可以在數據工作表中找到自定義 PMU 事件描述，或硬體廠商共用。這些計數器通常是針對所使用的確切處理器模型所特有。

使用 WPRP 自訂設定檔進行設定

下列範例示範如何在自定義配置檔中定義這類計數器。請注意，Architecture 屬性值全都是大寫和區分大小寫。不過，如果您忘記，WPR 會以確切的錯誤訊息提醒您。

   <MicroArchitecturalConfig Id="CounterConfig_Mine" Base="">
     <ProfileSources Architecture="ARM64" Family="8" Model="211" Description="Qualcomm Snapdragon 820">
        <ProfileSource Name="SomeCustomCounter" Event="0x3C" Interval="0x02000003" AllowsHalt="false" Persist="false"/>
     </ProfileSources>
     <ProfileSources Architecture="ARM64" Description="Some Generic Arm counter">
        <ProfileSource Name="SomeOtherCustomCounter" Event="0x3D" Interval="0x02000003" AllowsHalt="false" Persist="false"/>
     </ProfileSources>
   </MicroArchitecturalConfig>

然後使用 MicroArchitecturalConfigId> 中的<擴充計數器組態，就像內建架構計數器一樣。

<HardwareCounter Id="HC_PerfWorkloads.Base" Base="" Strict="true">
     <MicroArchitecturalConfigId Value="CounterConfig_Mine"></MicroArchitecturalConfigId>
     <Counters>
         <Counter Value="SomeCustomCounter"/>
         <Counter Value="InstructionRetired"/>     
         <Counter Value="L3CacheAccess"/>          
     </Counters>
     <Events>
       <Event Value="CSwitch"/>
     </Events>
   </HardwareCounter>

HardwareCounter 中的 strict 旗標會判斷註冊失敗時 WPR 是否會發生硬式錯誤。如果未指定 strict，工具會以無訊息方式忽略錯誤並繼續。如果註冊失敗，且其中一個使用未註冊的事件，則稍後仍會失敗。這允許彈性，因為登錄設定等其他舊版工具可以註冊計數器。如果現有的事件數據具有相同的值，註冊具有相同名稱的 PMU 事件將會成功。如果新的程式設計與舊程式設計發生衝突，新的註冊將會失敗，讓舊的註冊就地離開。

針對 Arm，其中一個會依 Event 指定自定義計數器，而 AllowsHalt 是選擇性的。這些值位於 Arm 的核心系列數據工作表中，或處理器製造商（例如 Qualcomm）特定處理器數據工作表。針對 AMD 和 Intel 處理器，其中一個會指定事件和單位，如其數據工作表中所指定。針對 Intel 除了事件和單位之外，還有一些擴充位可供使用。這些 ExtendedBits 是 “CMask CMaskInvert AnyThread EdgeDetect”，每兩位數都是不帶正負號的字元。此欄位是選擇性欄位，因此，如果您不需要特殊位，可以省略它。例如;

<ProfileSource Name="L1D_PEND_MISS.PENDING_CYCLES_ANY" Event="0x48" Unit="0x01" Interval="0x02000003" ExtendedBits="01000100" />

使用登錄進行設定

您也可以使用登錄設定來設定非原型計數器。下列登錄範例會設定 Intel 架構的非原型計數器。這些機制也適用於其他 CPU 實作，並參考廠商的技術參考手冊。

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\WMI\ProfileSource\<Model>]
"Architecture"=dword:00000002
"Family"=dword:00000006
"Model"=dword:0000002D
[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\WMI\ProfileSource\<Model>\BR_INST_EXEC.NONTAKEN_CONDITIONAL]
"Event"=dword:00000088
"Unit"=dword:00000041
"Interval"=dword:00200003
[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\WMI\ProfileSource\<Model>\BR_INST_EXEC.TAKEN_CONDITIONAL]
"Event"=dword:00000088
"Unit"=dword:00000081
"Interval"=dword:00200003

共用方式為

錄製硬體效能 （PMU） 事件