1 使用time_t time( time_t * timer ) 精确到秒
计算时间差使用double difftime( time_t timer1, time_t timer0 )
2 使用clock_t clock() 得到的是CPU时间 精确到1/CLOCKS_PER_SEC秒
3 使用DWORD GetTickCount() 得到的是系统运行的时间 精确到毫秒
4 如果使用MFC的CTime类,可以用CTime::GetCurrentTime() 精确到秒
5 要获取高精度时间,可以使用
BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency)获取系统的计数器的频率
BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount)获取计数器的值
然后用两次计数器的差除以Frequency就得到时间。
6 还有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()函数,说是毫秒记数,是真的吗,还是精确到55毫秒?
A:
GetTickCount()和GetCurrentTime()都只精确到55ms(1个tick就是55ms)。如果要精确到毫秒,应该使用timeGetTime函数或QueryPerformanceCounter函数。具体例子可以参考QA001022 "VC++中使用高精度定时器"、QA001813 "如何在Windows实现准确的定时"和QA004842 "timeGetTime函数延时不准"。
Q:vc++怎样获取系统时间,返回值是什么类型的变量呢?
GetSystemTime返回的是格林威志标准时间
GetLocalTime,和上面用法一样,返回的是你所在地区的时间,中国返回的是北京时间
VOID GetSystemTime(
LPSYSTEMTIME lpSystemTime // address of system time structure
);
函数就可以获得了,其中LPSYSTEMTIME 是个结构体
含:年,月,日,周几,小时,分,秒,毫秒。
#include <mmsystem.h>
#pragma comment(lib,"winmm.lib")
timegettime的标称是毫秒级别
但是实际上只能精确到50毫秒
使用CPU时间戳进行高精度计时
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2003-3-27 13:14:11 GAMERES zhangyan_qd 阅读次数:6609 |
对关注性能的程序开发人员而言,一个好的计时部件既是益友,也是良师。计时器既可以作为程序组件帮助程序员精确的控制程序进程,又是一件有力的调试武器,在有经验的程序员手里可以尽快的确定程序的性能瓶颈,或者对不同的算法作出有说服力的性能比较。
在Windows平台下,常用的计时器有两种,一种是timeGetTime多媒体计时器,它可以提供毫秒级的计时。但这个精度对很多应用场合而言还是太粗糙了。另一种是QueryPerformanceCount计数器,随系统的不同可以提供微秒级的计数。对于实时图形处理、多媒体数据流处理、或者实时系统构造的程序员,善用QueryPerformanceCount/QueryPerformanceFrequency是一项基本功。
本文要介绍的,是另一种直接利用PentiumCPU内部时间戳进行计时的高精度计时手段。以下讨论主要得益于《Windows图形编程》一书,第15页-17页,有兴趣的读者可以直接参考该书。关于RDTSC指令的详细讨论,可以参考Intel产品手册。本文仅仅作抛砖之用。 在IntelPentium以上级别的CPU中,有一个称为“时间戳(TimeStamp)”的部件,它以64位无符号整型数的格式,记录了自CPU上电以来所经过的时钟周期数。由于目前的CPU主频都非常高,因此这个部件可以达到纳秒级的计时精度。这个精确性是上述两种方法所无法比拟的。
在Pentium以上的CPU中,提供了一条机器指令RDTSC(ReadTimeStampCounter)来读取这个时间戳的数字,并将其保存在EDX:EAX寄存器对中。由于EDX:EAX寄存器对恰好是Win32平台下C++语言保存函数返回值的寄存器,所以我们可以把这条指令看成是一个普通的函数调用。像这样:
inlineunsigned__int64GetCycleCount() { __asmRDTSC }
但是不行,因为RDTSC不被C++的内嵌汇编器直接支持,所以我们要用_emit伪指令直接嵌入该指令的机器码形式0X0F、0X31,如下:
inlineunsigned__int64GetCycleCount() { __asm_emit0x0F __asm_emit0x31 }
以后在需要计数器的场合,可以像使用普通的Win32API一样,调用两次GetCycleCount函数,比较两个返回值的差,像这样:
unsignedlongt; t=(unsignedlong)GetCycleCount(); //DoSomethingtime-intensive... t-=(unsignedlong)GetCycleCount();
《Windows图形编程》第15页编写了一个类,把这个计数器封装起来。有兴趣的读者可以去参考那个类的代码。作者为了更精确的定时,做了一点小小的改进,把执行RDTSC指令的时间,通过连续两次调用GetCycleCount函数计算出来并保存了起来,以后每次计时结束后,都从实际得到的计数中减掉这一小段时间,以得到更准确的计时数字。但我个人觉得这一点点改进意义不大。在我的机器上实测,这条指令大概花掉了几十到100多个周期,在Celeron800MHz的机器上,这不过是十分之一微秒的时间。对大多数应用来说,这点时间完全可以忽略不计;而对那些确实要精确到纳秒数量级的应用来说,这个补偿也过于粗糙了。
这个方法的优点是:
1.高精度。可以直接达到纳秒级的计时精度(在1GHz的CPU上每个时钟周期就是一纳秒),这是其他计时方法所难以企及的。
2.成本低。timeGetTime函数需要链接多媒体库winmm.lib,QueryPerformance*函数根据MSDN的说明,需要硬件的支持(虽然我还没有见过不支持的机器)和KERNEL库的支持,所以二者都只能在Windows平台下使用(关于DOS平台下的高精度计时问题,可以参考《图形程序开发人员指南》,里面有关于控制定时器8253的详细说明)。但RDTSC指令是一条CPU指令,凡是i386平台下Pentium以上的机器均支持,甚至没有平台的限制(我相信i386版本UNIX和Linux下这个方法同样适用,但没有条件试验),而且函数调用的开销是最小的。
3.具有和CPU主频直接对应的速率关系。一个计数相当于1/(CPU主频Hz数)秒,这样只要知道了CPU的主频,可以直接计算出时间。这和QueryPerformanceCount不同,后者需要通过QueryPerformanceFrequency获取当前计数器每秒的计数次数才能换算成时间。
这个方法的缺点是:
1.现有的C/C++编译器多数不直接支持使用RDTSC指令,需要用直接嵌入机器码的方式编程,比较麻烦。
2.数据抖动比较厉害。其实对任何计量手段而言,精度和稳定性永远是一对矛盾。如果用低精度的timeGetTime来计时,基本上每次计时的结果都是相同的;而RDTSC指令每次结果都不一样,经常有几百甚至上千的差距。这是这种方法高精度本身固有的矛盾。
关于这个方法计时的最大长度,我们可以简单的用下列公式计算:
自CPU上电以来的秒数=RDTSC读出的周期数/CPU主频速率(Hz)
64位无符号整数所能表达的最大数字是1.8×10^19,在我的Celeron800上可以计时大约700年(书中说可以在200MHz的Pentium上计时117年,这个数字不知道是怎么得出来的,与我的计算有出入)。无论如何,我们大可不必关心溢出的问题。
下面是几个小例子,简要比较了三种计时方法的用法与精度
//Timer1.cpp使用了RDTSC指令的Timer类//KTimer类的定义可以参见《Windows图形编程》P15 //编译行:CLTimer1.cpp/linkUSER32.lib #include<stdio.h> #include"KTimer.h" main() { unsignedt; KTimertimer; timer.Start(); Sleep(1000); t=timer.Stop(); printf("LastingTime:%d/n",t); }
//Timer2.cpp使用了timeGetTime函数 //需包含<mmsys.h>,但由于Windows头文件错综复杂的关系 //简单包含<windows.h>比较偷懒:) //编译行:CLtimer2.cpp/linkwinmm.lib #include<windows.h> #include<stdio.h>
main() { DWORDt1,t2; t1=timeGetTime(); Sleep(1000); t2=timeGetTime(); printf("BeginTime:%u/n",t1); printf("EndTime:%u/n",t2); printf("LastingTime:%u/n",(t2-t1)); }
//Timer3.cpp使用了QueryPerformanceCounter函数 //编译行:CLtimer3.cpp/linkKERNEl32.lib #include<windows.h> #include<stdio.h>
main() { LARGE_INTEGERt1,t2,tc; QueryPerformanceFrequency(&tc); printf("Frequency:%u/n",tc.QuadPart); QueryPerformanceCounter(&t1); Sleep(1000); QueryPerformanceCounter(&t2); printf("BeginTime:%u/n",t1.QuadPart); printf("EndTime:%u/n",t2.QuadPart); printf("LastingTime:%u/n",(t2.QuadPart-t1.QuadPart)); }
//////////////////////////////////////////////// //以上三个示例程序都是测试1秒钟休眠所耗费的时间 file://测/试环境:Celeron800MHz/256MSDRAM //Windows2000ProfessionalSP2 //MicrosoftVisualC++6.0SP5 ////////////////////////////////////////////////
以下是Timer1的运行结果,使用的是高精度的RDTSC指令 LastingTime:804586872
以下是Timer2的运行结果,使用的是最粗糙的timeGetTimeAPI BeginTime:20254254 EndTime:20255255 LastingTime:1001
以下是Timer3的运行结果,使用的是QueryPerformanceCountAPI Frequency:3579545 BeginTime:3804729124 EndTime:3808298836 LastingTime:3569712
参考资料: [YUAN2002]FengYuan著,英宇工作室译,Windows图形编程,机械工业出版社,2002.4.,P15-17
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