ETW PMC Profiler

Windows 빌트인 도구만으로 CPU Raw 카운터 + GPU Raw 카운터를 한 번에 측정하는 프로세스 성능 프로파일러.

외부 도구 설치 불필요 -- Windows 8.1+ 내장 wpr.exe + Performance Counter 사용. Intel / AMD / ARM64 지원.

사용법

개발/테스트

npm install                # 최초 1회 의존성 설치
npm start                  # 앱 실행 (UAC 팝업 자동 표시 → "예" 클릭)
npm test                   # 유닛 테스트 (19개)

npm start 실행 시 관리자 권한이 없으면 UAC 팝업이 자동으로 뜹니다. "예"를 클릭하면 관리자 권한으로 앱이 재실행됩니다.

배포용 빌드 (.exe)

npm run build              # dist/ 에 설치 파일 생성
npm run build:dir          # 설치 없이 폴더째 빌드 (테스트용)

빌드된 .exe는 Windows 매니페스트에 requireAdministrator가 설정되어 있어 실행 시 자동으로 UAC가 뜹니다. 사용자는 프로그램 실행 → "예" 클릭 한 번이면 바로 사용 가능.

측정 흐름

1. 프로세스 목록에서 대상 선택 (또는 시스템 전체 모드)
2. "측정 시작" 버튼 한 번 클릭
3. CPU Raw 카운터 8개 멀티패스 수집 + GPU Raw 카운터 5개 스냅샷 동시 실행
4. 결과: CPU Raw 카운터 → CPU 유도 지표 → GPU Raw 카운터 순서로 통합 표시

측정 모드

모드	설명	CPU	GPU
단일 PID	선택한 프로세스 1개	해당 PID 스레드 필터링	해당 PID GPU 사용량
앱 (프로세스 트리)	선택한 프로세스 + 모든 자식	트리 전체 합산	트리 전체 합산
시스템 전체	전체 시스템	모든 프로세스	모든 프로세스

측정 항목 상세

CPU Raw 카운터 (8개)

ETW PMC(wpr.exe)로 수집. 관리자 권한 필요.

카운터	뭘 측정하나	왜 필요한가
InstructionRetired	CPU가 실행 완료한 명령어 수	모든 유도 지표의 기준. 워크로드 크기 파악
TotalCycles	CPU 클럭 사이클 수	IPC 계산의 분모. 실제 CPU 시간 소모량
LLCMisses	Last-Level Cache 미스 횟수	DRAM 접근 횟수의 프록시. 메모리 병목 진단
LLCReference	LLC 접근 횟수 (hit + miss)	LLC 적중률 계산. 캐시 효율 진단
BranchMispredictions	분기 예측 실패 횟수	파이프라인 플러시 비용. 조건 분기 최적화 대상
BranchInstructions	전체 분기 명령어 수	분기 실패율 분모. if/switch/loop 빈도
TotalIssues	디스패치된 마이크로 오퍼레이션 수	uops/명령어 비율. CISC 명령어 복잡도 힌트
UnhaltedReferenceCycles	고정 주파수 기준 사이클 수	실효 CPU 주파수 추정 (터보/스로틀링 감지)

CPU 유도 지표 (10개)

Raw 카운터에서 계산. "추정" 표시된 항목은 ETW 멀티패스 샘플링 노이즈가 포함된 근사치.

지표	산식	추정	뭘 알 수 있나
IPC	instr / cycles	-	사이클당 처리 명령어. 1.0 미만이면 파이프라인 병목
L3 MPKI	LLC miss / instr x 1000	추정	1000 명령어당 LLC 미스. 10 이상이면 메모리 바운드
Branch MPKI	br mispredict / instr x 1000	추정	1000 명령어당 분기 실패. 높으면 분기 최적화 필요
Branch Mispred Rate	br mispredict / br instr x 100%	추정	분기 예측 실패율. 5% 이상이면 주의
LLC Hit Rate	(ref - miss) / ref x 100%	추정	LLC 적중률. 95% 이상이면 캐시 효율 양호
LLC Ref MPKI	LLC ref / instr x 1000	추정	1000 명령어당 LLC 접근. 워킹셋 크기 힌트
uOps / Instruction	TotalIssues / InstrRetired	추정	명령어당 마이크로 오퍼레이션. 1.5 이상이면 복잡한 명령어 비중 높음
Effective Frequency	core cyc / ref cyc x base freq	추정	실효 CPU 주파수. base보다 높으면 터보 부스트 작동 중
DRAM accesses	= LLC miss 합계	추정	DRAM 접근 총 횟수 (P+E 코어 합산)
DRAM bytes	LLC miss x 64B 캐시라인	추정	DRAM 전송 바이트. 메모리 대역폭 추정

IPC만 "추정" 아닌 이유: IPC는 두 카운터의 비율이라 배경 노이즈가 상쇄됨. 나머지는 서로 다른 패스에서 수집된 값의 교차 비율이라 노이즈 영향을 받음. 절대값보다 프로세스 간 상대 비교에 적합.

GPU Raw 카운터 (5개)

Windows Performance Counter(Get-Counter)로 수집. 관리자 권한 불필요. CPU 측정과 동시에 자동 수집.

카운터	뭘 측정하나	PID별
3D Engine Utilization (%)	3D 렌더링 엔진 점유율	O
Copy Engine Utilization (%)	메모리 복사 엔진 점유율 (DMA)	O
Video Engine Utilization (%)	비디오 인코딩/디코딩 엔진 점유율	O
VRAM Dedicated	GPU 전용 메모리 사용량 (물리 VRAM)	어댑터 단위
VRAM Shared	시스템 RAM에서 GPU가 빌려 쓰는 메모리	어댑터 단위

Dedicated vs Shared: Dedicated는 GPU에 물리적으로 탑재된 VRAM(가장 빠름). Shared는 시스템 RAM을 GPU가 공유(내장 GPU는 이것만 사용). 작업 관리자 "GPU 메모리"와 동일한 값.

가상 디스플레이 드라이버(Meta Virtual Monitor 등)는 자동으로 필터링되어 VRAM 합산 및 어댑터 목록에서 제외됩니다.

ETW 미지원 카운터

아래 카운터는 ETW PMC에서 노출하지 않음. Intel VTune의 SEP 드라이버만 접근 가능.

카운터	용도
L1D miss	L1 데이터 캐시 미스
L2 miss	L2 캐시 미스
dTLB walk	페이지 테이블 워크 (대용량 메모리 워크로드)
offcore latency	오프코어 메모리 지연

시스템 현황 (작업 관리자 스타일)

앱 상단에 실시간 점유율 바 표시. 관리자 권한 불필요. "새로고침" 버튼으로 갱신.

바	소스	의미
CPU	os.cpus() 1초 간격 비교	전체 CPU 사용률
RAM	os.totalmem() / os.freemem()	물리 메모리 사용률
GPU	GPU Engine\Utilization Percentage	GPU 3D 엔진 사용률
VRAM	GPU Adapter Memory	GPU 메모리 사용량 (아래 참고)

70% 이상 노란색, 90% 이상 빨간색.

VRAM 바 표시 로직:

상황	표시 예시	설명
Dedicated만 사용	Ded 500 MB / 2 GiB	외장 GPU 활성 시
Shared만 사용	Shared 4.42 GiB	내장 GPU만 사용 시 (Dedicated VRAM 없음)
둘 다 사용	Ded 500 MB + Shared 2 GiB	외장+내장 혼합 사용 시

바 비율 = GPU 총 메모리 사용량(Ded+Shared) / 시스템 RAM 총량. 가상 모니터(Virtual/Mirror)는 자동 제외.

관리자 권한 자동 요청

앱 실행 시 관리자 권한이 없으면 UAC 팝업을 자동으로 띄워서 권한을 요청합니다.

상황	동작
npm start (일반)	관리자 아님 감지 → UAC 팝업 → "예" → 관리자로 재실행
npm start (이미 관리자)	UAC 없이 바로 실행
빌드된 .exe	Windows 매니페스트로 자동 UAC

내부 동작: net session 명령으로 관리자 여부 확인 → 아니면 임시 PS1 스크립트 생성 → Start-Process -Verb RunAs로 자신을 관리자로 재실행 → 원래 프로세스 종료.

동작 방식

"측정 시작" 버튼을 누르면:

1. CPU PMC -- wpr.exe로 ETW 트레이스 수집 -> ETL 바이너리 직접 파싱 (45MB -> 50ms). 카운터별 멀티패스 8회.
2. GPU -- PowerShell Get-Counter로 GPU Performance Counter 1초 샘플링. 임시 PS1 스크립트 생성 -> 실행 -> JSON 파싱 -> 삭제.
3. 두 결과를 합쳐서 한 화면에 통합 표시.

PID 필터링: CPU는 ETL 내 TID->PID 매핑으로 귀속, GPU는 카운터 인스턴스명의 PID로 필터링.

프로젝트 구조

src/
  main.js                    Electron 메인 + 관리자 자동 요청 + IPC 핸들러
  preload.js                 IPC 브릿지 (context isolation)
  services/
    etwCollector.js          wpr.exe 세션 관리 + 멀티패스 수집
    etlParser.js             ETL 바이너리 직접 파싱 (PERFINFO_TRACE_HEADER)
    pmcService.js            CPU 측정 통합 서비스 (Raw 수집 + 유도 지표 계산)
    gpuService.js            GPU Raw 카운터 수집 (Windows Performance Counter)
    processService.js        프로세스 목록 조회 + 생존 추적
    systemInfo.js            시스템 하드웨어 정보 + 실시간 사용률
  renderer/
    index.html               UI 레이아웃
    style.css                다크 테마
    app.js                   프론트엔드 로직
scripts/
  test-etw-parser.js         유닛 테스트 (19개)
  test-gpu.js                GPU 스냅샷 테스트
  test-etw-collection.js     PMC 통합 테스트 (관리자 필요)
package.json                 main: "src/main.js", 빌드 설정 포함

빌드

npm run build              # dist/ 에 NSIS 설치 파일 (.exe) 생성
npm run build:dir          # dist/win-unpacked/ 에 포터블 빌드

빌드 결과물의 .exe에는 requestedExecutionLevel: requireAdministrator 매니페스트가 설정되어 있어 실행만 하면 자동으로 UAC가 뜹니다.

제한사항

제한	설명
관리자 권한 필수	PMC 접근은 Windows에서 항상 admin 필요. 자동 UAC 요청
시스템 전체 수집	ETW PMC는 system-wide 수집 후 PID 필터링 방식
배경 프로파일링 노이즈	Windows 시스템 프로파일링이 동시 실행되어 절대값에 노이즈 포함
Hyper-V / VBS	가상화 환경에서 PMU 접근 불가능할 수 있음
ETW SampledCounter 미지원	카운팅 카운터 값이 ETL에 미포함. 멀티패스 방식으로 우회
P-Core / E-Core 미분리	System(통합) 값만 제공
L1D/L2/dTLB/offcore	ETW PMC에서 해당 카운터 미노출

테스트

npm test                               # 유닛 테스트 (19개)
node scripts/test-gpu.js               # GPU 스냅샷 테스트
node scripts/test-etw-collection.js    # PMC 통합 테스트 (관리자 필요)

관련 프로젝트

• pmc-profiler -- Intel VTune 기반 프로파일러 (정확하지만 설치 필요)