vc程序計時器(轉)

1 使用time_t time( time_t * timer )    精確到秒

  計算時間差使用double difftime( time_t timer1, time_t timer0 )

 

2 使用clock_t clock() 得到的是CPU時間    精確到1/CLOCKS_PER_SEC

3 使用DWORD GetTickCount() 得到的是系統運行的時間 精確到毫秒

4 如果使用MFCCTime類,可以用CTime::GetCurrentTime() 精確到秒

5 要獲取高精度時間,可以使用

    BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency)獲取系統的計數器的頻率

    BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount)獲取計數器的值

    然後用兩次計數器的差除以Frequency就得到時間。

6 還有David的文章中提到的方法:

    Multimedia Timer Functions

    The following functions are used with multimedia timers.

    timeBeginPeriod/timeEndPeriod/timeGetDevCaps/timeGetSystemTime

    timeGetTime/timeKillEvent/TimeProc/timeSetEvent  精度很高

Q:GetTickCount()函數,說是毫秒記數,是真的嗎,還是精確到55毫秒?

A:

GetTickCount()GetCurrentTime()都只精確到55ms(1tick就是55ms)。如果要精確到毫秒,應該使用timeGetTime函數或QueryPerformanceCounter函數。具體例子可以參考QA001022 "VC++中使用高精度定時器"QA001813 "如何在Windows實現準確的定時"QA004842 "timeGetTime函數延時不準"

Q:vc++怎樣獲取系統時間,返回值是什麼類型的變量呢?

GetSystemTime返回的是格林威志標準時間

GetLocalTime,和上面用法一樣,返回的是你所在地區的時間,中國返回的是北京時間

 

VOID GetSystemTime(

LPSYSTEMTIME lpSystemTime // address of system time structure

);

函數就可以獲得了,其中LPSYSTEMTIME 是個結構體

含:年,月,日,周幾,小時,分,秒,毫秒。

#include  <mmsystem.h>

#pragma comment(lib,"winmm.lib")

 

timegettime的標稱是毫秒級別

但是實際上只能精確到50毫秒

 

 

使用CPU時間戳進行高精度計時

 

  對關注性能的程序開發人員而言,一個好的計時部件既是益友,也是良師。計時器既可以作爲程序組件幫助程序員精確的控制程序進程,又是一件有力的調試武器,在有經驗的程序員手裏可以儘快的確定程序的性能瓶頸,或者對不同的算法作出有說服力的性能比較。

 

  在Windows平臺下,常用的計時器有兩種,一種是timeGetTime多媒體計時器,它可以提供毫秒級的計時。但這個精度對很多應用場合而言還是太粗糙了。另一種是QueryPerformanceCount計數器,隨系統的不同可以提供微秒級的計數。對於實時圖形處理、多媒體數據流處理、或者實時系統構造的程序員,善用QueryPerformanceCount/QueryPerformanceFrequency是一項基本功。

 

  本文要介紹的,是另一種直接利用Pentium CPU內部時間戳進行計時的高精度計時手段。以下討論主要得益於《Windows圖形編程》一書,第15頁-17頁,有興趣的讀者可以直接參考該書。關於RDTSC指令的詳細討論,可以參考Intel產品手冊。本文僅僅作拋磚之用。

  在Intel Pentium以上級別的CPU中,有一個稱爲“時間戳(Time Stamp)”的部件,它以64位無符號整型數的格式,記錄了自CPU上電以來所經過的時鐘週期數。由於目前的CPU主頻都非常高,因此這個部件可以達到納秒級的計時精度。這個精確性是上述兩種方法所無法比擬的。

 

  在Pentium以上的CPU中,提供了一條機器指令RDTSCRead Time Stamp Counter)來讀取這個時間戳的數字,並將其保存在EDX:EAX寄存器對中。由於EDX:EAX寄存器對恰好是Win32平臺下C++語言保存函數返回值的寄存器,所以我們可以把這條指令看成是一個普通的函數調用。像這樣:

 

inline unsigned __int64 GetCycleCount()

{

 __asm RDTSC

}

 

但是不行,因爲RDTSC不被C++的內嵌彙編器直接支持,所以我們要用_emit僞指令直接嵌入該指令的機器碼形式0X0F0X31,如下:

 

inline unsigned __int64 GetCycleCount()

{

 __asm _emit 0x0F

 __asm _emit 0x31

}

 

以後在需要計數器的場合,可以像使用普通的Win32 API一樣,調用兩次GetCycleCount函數,比較兩個返回值的差,像這樣:

 

unsigned long t;

t = (unsigned long)GetCycleCount();

//Do Something time-intensive ...

t -= (unsigned long)GetCycleCount();

 

  《Windows圖形編程》第15頁編寫了一個類,把這個計數器封裝起來。有興趣的讀者可以去參考那個類的代碼。作者爲了更精確的定時,做了一點小小的改進,把執行RDTSC指令的時間,通過連續兩次調用GetCycleCount函數計算出來並保存了起來,以後每次計時結束後,都從實際得到的計數中減掉這一小段時間,以得到更準確的計時數字。但我個人覺得這一點點改進意義不大。在我的機器上實測,這條指令大概花掉了幾十到100多個週期,在Celeron 800MHz的機器上,這不過是十分之一微秒的時間。對大多數應用來說,這點時間完全可以忽略不計;而對那些確實要精確到納秒數量級的應用來說,這個補償也過於粗糙了。

 

這個方法的優點是:

 

1.高精度。可以直接達到納秒級的計時精度(在1GHzCPU上每個時鐘週期就是一納秒),這是其他計時方法所難以企及的。

 

2.成本低。timeGetTime 函數需要鏈接多媒體庫winmm.libQueryPerformance* 函數根據MSDN的說明,需要硬件的支持(雖然我還沒有見過不支持的機器)和KERNEL庫的支持,所以二者都只能在Windows平臺下使用(關於DOS平臺下的高精度計時問題,可以參考《圖形程序開發人員指南》,裏面有關於控制定時器8253的詳細說明)。但RDTSC指令是一條CPU指令,凡是i386平臺下Pentium以上的機器均支持,甚至沒有平臺的限制(我相信i386版本UNIXLinux下這個方法同樣適用,但沒有條件試驗),而且函數調用的開銷是最小的。

 

3.具有和CPU主頻直接對應的速率關係。一個計數相當於1/(CPU主頻Hz)秒,這樣只要知道了CPU的主頻,可以直接計算出時間。這和QueryPerformanceCount不同,後者需要通過QueryPerformanceFrequency獲取當前計數器每秒的計數次數才能換算成時間。

 

這個方法的缺點是:

 

1.現有的C/C++編譯器多數不直接支持使用RDTSC指令,需要用直接嵌入機器碼的方式編程,比較麻煩。

 

2.數據抖動比較厲害。其實對任何計量手段而言,精度和穩定性永遠是一對矛盾。如果用低精度的timeGetTime來計時,基本上每次計時的結果都是相同的;而RDTSC指令每次結果都不一樣,經常有幾百甚至上千的差距。這是這種方法高精度本身固有的矛盾。

 

關於這個方法計時的最大長度,我們可以簡單的用下列公式計算:

 

CPU上電以來的秒數 = RDTSC讀出的週期數 / CPU主頻速率(Hz

 

64位無符號整數所能表達的最大數字是1.8×10^19,在我的Celeron 800上可以計時大約700年(書中說可以在200MHzPentium上計時117年,這個數字不知道是怎麼得出來的,與我的計算有出入)。無論如何,我們大可不必關心溢出的問題。

 

下面是幾個小例子,簡要比較了三種計時方法的用法與精度

 

//Timer1.cpp 使用了RDTSC指令的Timer//KTimer類的定義可以參見《Windows圖形編程》P15

//編譯行:CL Timer1.cpp /link USER32.lib

#include <stdio.h>

#include "KTimer.h"

main()

{

 unsigned t;

 KTimer timer;

 timer.Start();

 Sleep(1000);

 t = timer.Stop();

 printf("Lasting Time: %d/n",t);

}

 

//Timer2.cpp 使用了timeGetTime函數

//需包含<mmsys.h>,但由於Windows頭文件錯綜複雜的關係

//簡單包含<windows.h>比較偷懶:)

//編譯行:CL timer2.cpp /link winmm.lib

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

 

main()

{

 DWORD t1, t2;

 t1 = timeGetTime();

 Sleep(1000);

 t2 = timeGetTime();

 printf("Begin Time: %u/n", t1);

 printf("End Time: %u/n", t2);

 printf("Lasting Time: %u/n",(t2-t1));

}

 

//Timer3.cpp 使用了QueryPerformanceCounter函數

//編譯行:CL timer3.cpp /link KERNEl32.lib

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

 

main()

{

 LARGE_INTEGER t1, t2, tc;

 QueryPerformanceFrequency(&tc);

 printf("Frequency: %u/n", tc.QuadPart);

 QueryPerformanceCounter(&t1);

 Sleep(1000);

 QueryPerformanceCounter(&t2);

 printf("Begin Time: %u/n", t1.QuadPart);

 printf("End Time: %u/n", t2.QuadPart);

 printf("Lasting Time: %u/n",( t2.QuadPart- t1.QuadPart));

}

 

////////////////////////////////////////////////

//以上三個示例程序都是測試1秒鐘休眠所耗費的時間

file:///試環境:Celeron 800MHz / 256M SDRAM 

//          Windows 2000 Professional SP2

//          Microsoft Visual C++ 6.0 SP5

////////////////////////////////////////////////

 

以下是Timer1的運行結果,使用的是高精度的RDTSC指令

Lasting Time: 804586872

 

以下是Timer2的運行結果,使用的是最粗糙的timeGetTime API

Begin Time: 20254254

End Time: 20255255

Lasting Time: 1001

 

以下是Timer3的運行結果,使用的是QueryPerformanceCount API

Frequency: 3579545

Begin Time: 3804729124

End Time: 3808298836

Lasting Time: 3569712

 

參考資料:

[YUAN 2002]Feng Yuan 著,英宇工作室 譯,Windows圖形編程,機械工業出版社,2002.4.P15-17

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章