高精度(高解像度)な時刻の取得 (Linux, x64, C言語) 2

高解像度の時刻取得方法として、clock_gettime()やRDTSC命令があります．
どの程度細かく時刻を取得できるか調査しました．

概要

clock_gettime()やRDTSC命令で細かい(解像度の高い)時刻を取得できます．
これらでどの程度 細かく時刻を取得できるか調査しました．
結果，clock_gettime()は約40ナノ秒，RDTS命令は約12ナノ秒に1回時刻取得をできました．
RDTS命令を使った方が良さそうです．

高精度(高解像度)な時刻の取得方法

clock_gettime() と RDTSC命令 を用います．
高精度(高解像度)な時刻の取得 (Linux, x64, C言語) 1を読んでください．

趣旨

clock_gettime() の解像度は1ナノ秒，RDTSC命令の解像度は1クロックです．
1クロックは，ベースクロックレートが3.3 GHzのCPUの場合は約0.3ナノ秒です．
ただし，clock_getime()関数の呼び出しやRDTSC命令の実行を，1ナノ秒(約3クロック)や1クロックで実行できるわけではないので，「1ナノ秒に1回時刻取得できるか？」と言われると，答えはNOです．
では，何ナノ秒に1回時刻取得できるのかを調べましょう．

測定方法

clock_gettime() と RDTSC命令 を連続して100001回行い，時刻取得間隔を計測しました．
調査環境は 記事の末尾

測定結果

時刻取得間隔は以下の通りです．

clock_gettime():
　平均 39.61 [ns]
　標準偏差(*1) 102.7 [ns]
RDTSC命令:
　平均 11.53 [ns]
　標準偏差(*1) 76.7 [ns]

評価

RDTSC命令を使うのが良いですね．関数呼び出しのオーバーヘッドもないです．
clock_gettime()はシステムコールなのでいったんカーネルモードに移行します．

調査環境

CPU: Intel Core i7-3770 CPU @ 3.40GHz. clock rate 3.4 GHz (fixed)
OS: Ubuntu 20.04.3 LTS, desktop, Linux 5.15.25
Memory: 16 GB

さらなる発展に向けて

CPUクロックレートを下げて測ったらどうなるかも調べてみたいです．

注

(*1) 正しくは「標準偏差」でなく「不偏分散の平方根」です．詳細はこちら