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            隨筆-4  評(píng)論-40  文章-117  trackbacks-0



             1 使用time_t time( time_t * timer )    精確到秒
              計(jì)算時(shí)間差使用double difftime( time_t timer1, time_t timer0 )

            2 使用clock_t clock() 得到的是CPU時(shí)間    精確到1/CLOCKS_PER_SEC秒
            3 使用DWORD GetTickCount() 得到的是系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間 精確到毫秒
            4 如果使用MFC的CTime類,可以用CTime::GetCurrentTime() 精確到秒
            5 要獲取高精度時(shí)間,可以使用
                BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency)獲取系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器的頻率
                BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount)獲取計(jì)數(shù)器的值
                然后用兩次計(jì)數(shù)器的差除以Frequency就得到時(shí)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(shù),說(shuō)是毫秒記數(shù),是真的嗎,還是精確到55毫秒?
            A:
            GetTickCount()和GetCurrentTime()都只精確到55ms(1個(gè)tick就是55ms)。如果要精確到毫秒,應(yīng)該使用timeGetTime函數(shù)或QueryPerformanceCounter函數(shù)。具體例子可以參考QA001022 "VC++中使用高精度定時(shí)器"、QA001813 "如何在Windows實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定時(shí)"和QA004842 "timeGetTime函數(shù)延時(shí)不準(zhǔn)"。
            Q:vc++怎樣獲取系統(tǒng)時(shí)間,返回值是什么類型的變量呢?
            GetSystemTime返回的是格林威志標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間
            GetLocalTime,和上面用法一樣,返回的是你所在地區(qū)的時(shí)間,中國(guó)返回的是北京時(shí)間
             
            VOID GetSystemTime(
            LPSYSTEMTIME lpSystemTime // address of system time structure
            );
            函數(shù)就可以獲得了,其中LPSYSTEMTIME 是個(gè)結(jié)構(gòu)體
            含:年,月,日,周幾,小時(shí),分,秒,毫秒。
            #include  <mmsystem.h>
            #pragma comment(lib,"winmm.lib")

            timegettime的標(biāo)稱是毫秒級(jí)別
            但是實(shí)際上只能精確到50毫秒


            使用CPU時(shí)間戳進(jìn)行高精度計(jì)時(shí)
             
            2003-3-27 13:14:11   GAMERES   zhangyan_qd   閱讀次數(shù): 6609
              對(duì)關(guān)注性能的程序開(kāi)發(fā)人員而言,一個(gè)好的計(jì)時(shí)部件既是益友,也是良師。計(jì)時(shí)器既可以作為程序組件幫助程序員精確的控制程序進(jìn)程,又是一件有力的調(diào)試武器,在有經(jīng)驗(yàn)的程序員手里可以盡快的確定程序的性能瓶頸,或者對(duì)不同的算法作出有說(shuō)服力的性能比較。

              在Windows平臺(tái)下,常用的計(jì)時(shí)器有兩種,一種是timeGetTime多媒體計(jì)時(shí)器,它可以提供毫秒級(jí)的計(jì)時(shí)。但這個(gè)精度對(duì)很多應(yīng)用場(chǎng)合而言還是太粗糙了。另一種是QueryPerformanceCount計(jì)數(shù)器,隨系統(tǒng)的不同可以提供微秒級(jí)的計(jì)數(shù)。對(duì)于實(shí)時(shí)圖形處理、多媒體數(shù)據(jù)流處理、或者實(shí)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)造的程序員,善用QueryPerformanceCount/QueryPerformanceFrequency是一項(xiàng)基本功。

              本文要介紹的,是另一種直接利用Pentium CPU內(nèi)部時(shí)間戳進(jìn)行計(jì)時(shí)的高精度計(jì)時(shí)手段。以下討論主要得益于《Windows圖形編程》一書,第15頁(yè)-17頁(yè),有興趣的讀者可以直接參考該書。關(guān)于RDTSC指令的詳細(xì)討論,可以參考Intel產(chǎn)品手冊(cè)。本文僅僅作拋磚之用。
              在Intel Pentium以上級(jí)別的CPU中,有一個(gè)稱為“時(shí)間戳(Time Stamp)”的部件,它以64位無(wú)符號(hào)整型數(shù)的格式,記錄了自CPU上電以來(lái)所經(jīng)過(guò)的時(shí)鐘周期數(shù)。由于目前的CPU主頻都非常高,因此這個(gè)部件可以達(dá)到納秒級(jí)的計(jì)時(shí)精度。這個(gè)精確性是上述兩種方法所無(wú)法比擬的。

              在Pentium以上的CPU中,提供了一條機(jī)器指令RDTSC(Read Time Stamp Counter)來(lái)讀取這個(gè)時(shí)間戳的數(shù)字,并將其保存在EDX:EAX寄存器對(duì)中。由于EDX:EAX寄存器對(duì)恰好是Win32平臺(tái)下C++語(yǔ)言保存函數(shù)返回值的寄存器,所以我們可以把這條指令看成是一個(gè)普通的函數(shù)調(diào)用。像這樣:

            inline unsigned __int64 GetCycleCount()
            {
             __asm RDTSC
            }

            但是不行,因?yàn)镽DTSC不被C++的內(nèi)嵌匯編器直接支持,所以我們要用_emit偽指令直接嵌入該指令的機(jī)器碼形式0X0F、0X31,如下:

            inline unsigned __int64 GetCycleCount()
            {
             __asm _emit 0x0F
             __asm _emit 0x31
            }

            以后在需要計(jì)數(shù)器的場(chǎng)合,可以像使用普通的Win32 API一樣,調(diào)用兩次GetCycleCount函數(shù),比較兩個(gè)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(yè)編寫了一個(gè)類,把這個(gè)計(jì)數(shù)器封裝起來(lái)。有興趣的讀者可以去參考那個(gè)類的代碼。作者為了更精確的定時(shí),做了一點(diǎn)小小的改進(jìn),把執(zhí)行RDTSC指令的時(shí)間,通過(guò)連續(xù)兩次調(diào)用GetCycleCount函數(shù)計(jì)算出來(lái)并保存了起來(lái),以后每次計(jì)時(shí)結(jié)束后,都從實(shí)際得到的計(jì)數(shù)中減掉這一小段時(shí)間,以得到更準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)數(shù)字。但我個(gè)人覺(jué)得這一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)意義不大。在我的機(jī)器上實(shí)測(cè),這條指令大概花掉了幾十到100多個(gè)周期,在Celeron 800MHz的機(jī)器上,這不過(guò)是十分之一微秒的時(shí)間。對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō),這點(diǎn)時(shí)間完全可以忽略不計(jì);而對(duì)那些確實(shí)要精確到納秒數(shù)量級(jí)的應(yīng)用來(lái)說(shuō),這個(gè)補(bǔ)償也過(guò)于粗糙了。

            這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是:

            1.高精度。可以直接達(dá)到納秒級(jí)的計(jì)時(shí)精度(在1GHz的CPU上每個(gè)時(shí)鐘周期就是一納秒),這是其他計(jì)時(shí)方法所難以企及的。

            2.成本低。timeGetTime 函數(shù)需要鏈接多媒體庫(kù)winmm.lib,QueryPerformance* 函數(shù)根據(jù)MSDN的說(shuō)明,需要硬件的支持(雖然我還沒(méi)有見(jiàn)過(guò)不支持的機(jī)器)和KERNEL庫(kù)的支持,所以二者都只能在Windows平臺(tái)下使用(關(guān)于DOS平臺(tái)下的高精度計(jì)時(shí)問(wèn)題,可以參考《圖形程序開(kāi)發(fā)人員指南》,里面有關(guān)于控制定時(shí)器8253的詳細(xì)說(shuō)明)。但RDTSC指令是一條CPU指令,凡是i386平臺(tái)下Pentium以上的機(jī)器均支持,甚至沒(méi)有平臺(tái)的限制(我相信i386版本UNIX和Linux下這個(gè)方法同樣適用,但沒(méi)有條件試驗(yàn)),而且函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷是最小的。

            3.具有和CPU主頻直接對(duì)應(yīng)的速率關(guān)系。一個(gè)計(jì)數(shù)相當(dāng)于1/(CPU主頻Hz數(shù))秒,這樣只要知道了CPU的主頻,可以直接計(jì)算出時(shí)間。這和QueryPerformanceCount不同,后者需要通過(guò)QueryPerformanceFrequency獲取當(dāng)前計(jì)數(shù)器每秒的計(jì)數(shù)次數(shù)才能換算成時(shí)間。

            這個(gè)方法的缺點(diǎn)是:

            1.現(xiàn)有的C/C++編譯器多數(shù)不直接支持使用RDTSC指令,需要用直接嵌入機(jī)器碼的方式編程,比較麻煩。

            2.數(shù)據(jù)抖動(dòng)比較厲害。其實(shí)對(duì)任何計(jì)量手段而言,精度和穩(wěn)定性永遠(yuǎn)是一對(duì)矛盾。如果用低精度的timeGetTime來(lái)計(jì)時(shí),基本上每次計(jì)時(shí)的結(jié)果都是相同的;而RDTSC指令每次結(jié)果都不一樣,經(jīng)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(guān)于這個(gè)方法計(jì)時(shí)的最大長(zhǎng)度,我們可以簡(jiǎn)單的用下列公式計(jì)算:

            自CPU上電以來(lái)的秒數(shù) = RDTSC讀出的周期數(shù) / CPU主頻速率(Hz)

            64位無(wú)符號(hào)整數(shù)所能表達(dá)的最大數(shù)字是1.8×10^19,在我的Celeron 800上可以計(jì)時(shí)大約700年(書中說(shuō)可以在200MHz的Pentium上計(jì)時(shí)117年,這個(gè)數(shù)字不知道是怎么得出來(lái)的,與我的計(jì)算有出入)。無(wú)論如何,我們大可不必關(guān)心溢出的問(wèn)題。

            下面是幾個(gè)小例子,簡(jiǎn)要比較了三種計(jì)時(shí)方法的用法與精度

            //Timer1.cpp 使用了RDTSC指令的Timer類//KTimer類的定義可以參見(jiàn)《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(shù)
            //需包含<mmsys.h>,但由于Windows頭文件錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系
            //簡(jiǎn)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(shù)
            //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(gè)示例程序都是測(cè)試1秒鐘休眠所耗費(fèi)的時(shí)間
            file://測(cè)/試環(huán)境:Celeron 800MHz / 256M SDRAM 
            //          Windows 2000 Professional SP2
            //          Microsoft Visual C++ 6.0 SP5
            ////////////////////////////////////////////////

            以下是Timer1的運(yùn)行結(jié)果,使用的是高精度的RDTSC指令
            Lasting Time: 804586872

            以下是Timer2的運(yùn)行結(jié)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(yùn)行結(jié)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(jī)械工業(yè)出版社,2002.4.,P15-17
             


            本文來(lái)自CSDN博客,轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處:http://blog.csdn.net/rabbit729/archive/2009/01/22/3849932.aspx

            posted on 2010-04-21 17:45 李陽(yáng) 閱讀(1560) 評(píng)論(0)  編輯 收藏 引用

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