; ============================================================================
; 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 (通过 OS 或推断)
prof_get_freq PROC
    ; 检查是否已初始化
    cmp     byte ptr [cpu_freq_init], 0
    jnz     prof_freq_return

    ; 初始化 CPU 频率
    ; 方法: 使用 QueryPerformanceCounter 测量 RDTSC
    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 + 16]
    call    QueryPerformanceCounter
    rdtscp
    shl     rdx, 32
    or      rax, rdx
    mov     rbx, rax                        ; rbx = 起始 TSC

    ; 等待约 10ms
    mov     rcx, 10000                      ; 10,000 微秒
    call    Sleep

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

    ; 计算经过的 QPC ticks
    mov     rax, [rsp]
    sub     rax, [rsp + 16]                 ; qpc_diff

    ; 计算 QPC 频率 (ticks/sec)
    mov     rsi, [rsp + 32]

    ; TSC diff
    mov     rax, rdi
    sub     rax, rbx                        ; tsc_diff

    ; CPU freq = tsc_diff * qpc_freq / qpc_diff
    ; 但 qpc_diff 对应 10ms, 所以要 * 100
    mov     rdx, rsi
    mul     rdx                              ; tsc_diff * qpc_freq
    ; rdx:rax = result
    div     qword ptr [rsp + 16]            ; / qpc_diff
    ; rax = freq * 100 (因为等待了 10ms)
    mov     rcx, 100
    mul     rcx

    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
prof_cycles_to_ms PROC
    ; 先获取频率
    call    prof_get_freq
    ; rax = CPU freq (Hz)

    ; ms = cycles / (freq / 1000)
    ; 或: ms = cycles * 1000 / freq
    mov     rdx, 1000
    mul     rdx                              ; freq * 1000
    ; rdx:rax = freq * 1000

    ; 转换为 double
    cvtsi2sd xmm0, qword ptr [rsp - 8]     ; 需要栈存储
    ; 简化: 使用整数除法再转 double
    mov     rcx, rax
    mov     rax, [cpu_freq]
    ; 重新计算
    mov     rax, rcx
    ; cycles * 1000 / freq
    ; 已经: rax = freq * 1000, 需要 cycles * 1000 / freq
    ; 调整: cycles * 1000 / freq = cycles / (freq/1000)

    ; 简化实现
    cvtsi2sd xmm0, rcx                      ; cycles * 1000 (转 double)
    cvtsi2sd xmm1, rax                      ; freq (转 double)
    divsd   xmm0, xmm1                      ; (cycles*1000) / freq = 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