對于性能分析，通常我們會使用Perf工具。而perf中的硬件事件，則需要硬件的支持——性能監(jiān)視單元PMU。RISC-V u64內(nèi)核支持PMU，使得我們可以通過perf來統(tǒng)計(jì)程序運(yùn)行所產(chǎn)生的cycle、cache hit、cache miss等事件的次數(shù)，從而進(jìn)一步分析、優(yōu)化性能。

在SiFive U64內(nèi)核中，把PMU稱作HPM，實(shí)際是一個(gè)東西。另外，u64內(nèi)核的hpm增加了一個(gè)新的特性——hpm計(jì)數(shù)溢出中斷。

下面詳細(xì)介紹SiFive U64的HPM。

HPM簡介HPM：Hardware Performance Monitor。U6 處理器內(nèi)核支持基本的硬件性能監(jiān)控 （HPM） 設(shè)施。性能監(jiān)視工具分為兩類計(jì)數(shù)器：固定功能計(jì)數(shù)器和事件可編程計(jì)數(shù)器。這些類包括一組固定計(jì)數(shù)器及其計(jì)數(shù)器使能寄存器，以及一組事件可編程計(jì)數(shù)器及其事件選擇器寄存器。寄存器可用于控制計(jì)數(shù)器的行為。性能監(jiān)控可用于多種用途，從優(yōu)化到調(diào)試。

性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器重置行為instret 和循環(huán)計(jì)數(shù)器在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)被初始化為零。硬件性能監(jiān)視器事件計(jì)數(shù)器不會在系統(tǒng)重置時(shí)初始化，因此具有任意值。用戶可以將所需值寫入計(jì)數(shù)器控制和狀態(tài)寄存器 （CSR），以在給定的已知值開始計(jì)數(shù)。

固定功能性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器一個(gè)固定功能的性能監(jiān)視器計(jì)數(shù)器是硬件連接的，只計(jì)算一種特定的事件類型。也就是說，它們不能根據(jù)它們計(jì)數(shù)的事件類型進(jìn)行重新配置。唯一的可以對固定功能性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器進(jìn)行的修改是啟用或禁用計(jì)數(shù)，并寫入計(jì)數(shù)器值本身。

U6 處理器內(nèi)核包含兩個(gè)固定功能的性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器

Fixed-Function Cycle Counter （mcycle）

固定功能性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器 mcycle 保存自過去某個(gè)任意時(shí)間以來 hart 執(zhí)行的時(shí)鐘周期數(shù)的計(jì)數(shù)。mcycle 計(jì)數(shù)器是可讀寫的，64 位寬。讀取 mcycle 返回 mcycle CSR 的所有 64 位。

Fixed-Function Instructions-Retired Counter （minstret）

固定功能性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器 minstret 保存 hart 自過去某個(gè)任意時(shí)間以來退役的指令數(shù)。minstret 計(jì)數(shù)器是可讀寫的并且是 64 位寬的。讀取 minstret 返回 minstret CSR 的所有 64 位。

事件可編程性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器一組可編程事件計(jì)數(shù)器與固定功能計(jì)數(shù)器相輔相成。U6 HPM 包括兩個(gè)額外的事件計(jì)數(shù)器，mhpmcounter3 和 mhpmcounter4。這些可編程事件計(jì)數(shù)器是可讀寫的，寬度為 64 位。硬件計(jì)數(shù)器本身在 U6 內(nèi)核系列上實(shí)現(xiàn)為 40 位計(jì)數(shù)器。可以寫入這些硬件計(jì)數(shù)器以初始化計(jì)數(shù)器值。