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Linux驱动开发必看:详解神秘内核

  2.1.4 Calibrating delay...1197.46 BogoMIPS (lpj=2394935)

  在启动过程中,内核会计算处理器在一个jiffy时间内运行一个内部的延迟循环的次数。jiffy的含义是系统定时器2个连续的节拍之间的间隔。正如所料,该计算必须被校准到所用CPU的处理速度。校准的结果被存储在称为loops_per_jiffy的内核变量中。使用loops_per_jiffy的一种情况是某设备驱动程序希望进行小的微秒级别的延迟的时候。

  为了理解延迟—循环校准代码,让我们看一下定义于init/calibrate.c文件中的calibrate_ delay()函数。该函数灵活地使用整型运算得到了浮点的精度。如下的代码片段(有一些注释)显示了该函数的开始部分,这部分用于得到一个loops_per_jiffy的粗略值:

loops_per_jiffy = (1 << 12); /* Initial approximation = 4096 */
printk(KERN_DEBUG “Calibrating delay loop...“);
while ((loops_per_jiffy <<= 1) != 0) {
ticks
= jiffies;  /* As you will find out in the section, “Kernel
                     Timers," the jiffies variable contains the
                     number of timer ticks since the kernel
                     started, and is incremented in the timer
                     interrupt handler
*/

  
while (ticks == jiffies); /* Wait until the start of the next jiffy */
  ticks
= jiffies;
  
/* Delay */
  __delay(loops_per_jiffy);
  
/* Did the wait outlast the current jiffy? Continue if it didn't */
  ticks
= jiffies - ticks;
  
if (ticks) break;
}

loops_per_jiffy
>>= 1; /* This fixes the most significant bit and is
                          the lower-bound of loops_per_jiffy
*/

  上述代码首先假定loops_per_jiffy大于4096,这可以转化为处理器速度大约为每秒100万条指令,即1 MIPS。接下来,它等待jiffy被刷新(1个新的节拍的开始),并开始运行延迟循环__delay(loops_per_jiffy)。如果这个延迟循环持续了1个jiffy以上,将使用以前的loops_per_jiffy值(将当前值右移1位)修复当前loops_per_jiffy的最高位;否则,该函数继续通过左移loops_per_jiffy值来探测出其最高位。在内核计算出最高位后,它开始计算低位并微调其精度:

loopbit = loops_per_jiffy;

/* Gradually work on the lower-order bits */
while (lps_precision-- && (loopbit >>= 1)) {
  loops_per_jiffy
|= loopbit;
  ticks
= jiffies;
  
while (ticks == jiffies); /* Wait until the start of the next jiffy */
ticks
= jiffies;

  
/* Delay */
  __delay(loops_per_jiffy);

  
if (jiffies != ticks)        /* longer than 1 tick */
    loops_per_jiffy
&= ~loopbit;
}

  上述代码计算出了延迟循环跨越jiffy边界时loops_per_jiffy的低位值。这个被校准的值可被用于获取BogoMIPS(其实它是一个并非科学的处理器速度指标)。可以使用BogoMIPS作为衡量处理器运行速度的相对尺度。在1.6G Hz 基于Pentium M的笔记本电脑上,根据前述启动过程的打印信息,循环校准的结果是:loops_per_jiffy的值为2394935。获得BogoMIPS的方式如下:

BogoMIPS = loops_per_jiffy * 1秒内的jiffy数*延迟循环消耗的指令数(以百万为单位)
= (2394935 * HZ * 2) / (1000000)
= (2394935 * 250 * 2) / (1000000)
= 1197.46(与启动过程打印信息中的值一致)

  在2.4节将更深入阐述jiffy、HZ和loops_per_jiffy。

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