; ============================================================================
; profiling.asm - 性能分析工具 (x86-64 MASM)
; 使用 RDTSC/RDTSCP 进行高精度计时
; ============================================================================

include asm_macros.inc

.DATA
ALIGN 8
cpu_freq        DQ 0                        ; CPU 频率 (Hz)
cpu_freq_init   DB 0                        ; 是否已初始化

.CODE

; ============================================================================
; RDTSC 计时
; ============================================================================

; uint64_t prof_rdtsc(void) -> RAX
; 返回: TSC (Time Stamp Counter) 值
prof_rdtsc PROC
    ; 使用 RDTSCP 获取有序的 TSC
    rdtscp
    ; EDX:EAX = TSC
    shl     rdx, 32
    or      rax, rdx
    ret
prof_rdtsc ENDP

; uint64_t prof_get_freq(void) -> RAX
; 获取 CPU 频率 (Hz), 使用 QPC 校准 TSC
prof_get_freq PROC
    ; 检查是否已初始化
    cmp     byte ptr [cpu_freq_init], 0
    jnz     prof_freq_return

    push    rbx
    push    rdi
    push    rsi
    sub     rsp, 40

    ; 获取 QPC 频率
    lea     rcx, [rsp + 32]
    call    QueryPerformanceFrequency

    ; 获取起始 QPC 和 TSC
    lea     rcx, [rsp + 24]
    call    QueryPerformanceCounter
    rdtscp
    shl     rdx, 32
    or      rax, rdx
    mov     rbx, rax                        ; rbx = 起始 TSC

    ; 等待约 10ms
    mov     rcx, 10                         ; 10 毫秒
    call    Sleep

    ; 获取结束 QPC 和 TSC
    lea     rcx, [rsp + 16]
    call    QueryPerformanceCounter
    rdtscp
    shl     rdx, 32
    or      rax, rdx
    mov     rdi, rax                        ; rdi = 结束 TSC

    ; qpc_diff = end_qpc - start_qpc
    mov     rax, [rsp + 16]
    sub     rax, [rsp + 24]
    mov     rsi, rax                        ; rsi = qpc_diff

    ; tsc_diff = end_tsc - start_tsc
    mov     rcx, rdi
    sub     rcx, rbx                        ; rcx = tsc_diff

    ; cpu_freq = tsc_diff * qpc_freq / qpc_diff
    mov     rax, rcx                        ; rax = tsc_diff
    mov     rdx, [rsp + 32]                 ; rdx = qpc_freq
    mul     rdx                             ; rdx:rax = tsc_diff * qpc_freq
    div     rsi                             ; rax = freq (Hz)

    mov     [cpu_freq], rax
    mov     byte ptr [cpu_freq_init], 1

    add     rsp, 40
    pop     rsi
    pop     rdi
    pop     rbx

prof_freq_return:
    mov     rax, [cpu_freq]
    ret
prof_get_freq ENDP

; double prof_cycles_to_ms(uint64_t cycles) -> XMM0
; 将 TSC cycles 转换为毫秒: ms = cycles * 1000 / freq
prof_cycles_to_ms PROC
    mov     rdx, rcx                        ; 保存 cycles
    call    prof_get_freq                   ; rax = CPU freq (Hz)

    cvtsi2sd xmm0, rdx                      ; xmm0 = cycles (double)
    mov     rcx, 1000
    cvtsi2sd xmm1, rcx                      ; xmm1 = 1000.0
    mulsd   xmm0, xmm1                      ; cycles * 1000
    cvtsi2sd xmm1, rax                      ; xmm1 = freq
    divsd   xmm0, xmm1                      ; ms
    ret
prof_cycles_to_ms ENDP

; ============================================================================
; 内联性能宏 (在 C 代码中使用)
; ============================================================================

; 获取当前时间戳 (直接 RDTSC, 无函数调用开销)
; 在 C 中使用: __rdtsc() 内联函数

; 高精度计时器结构
; struct ProfTimer {
;     uint64_t start;
;     uint64_t end;
;     double elapsed_ms;
; };

; void prof_timer_start(ProfTimer* timer)
prof_timer_start PROC
    rdtscp
    shl     rdx, 32
    or      rax, rdx
    mov     [rcx], rax                      ; timer->start = tsc
    ret
prof_timer_start ENDP

; void prof_timer_stop(ProfTimer* timer)
prof_timer_stop PROC
    rdtscp
    shl     rdx, 32
    or      rax, rdx
    mov     [rcx + 8], rax                  ; timer->end = tsc

    ; 计算 elapsed_ms
    mov     rax, [rcx + 8]
    sub     rax, [rcx]                      ; cycles
    ; 转换为 ms
    call    prof_cycles_to_ms
    movsd   qword ptr [rcx + 16], xmm0     ; timer->elapsed_ms
    ret
prof_timer_stop ENDP

END