山寨机中的战斗机！	程序优化工程师到底对IT界有没有贡献

怎样能够获得0.0001毫秒级别的时间片段！！

楼主loseme915（郁闷）2005-07-02 15:04:35 在 VC/MFC / 基础类提问

我有一个程序，需要在0.005ms的级别上处理！有没有什么方法可以获得这么高精度的时间片阿？
而且一定要精确，整个处理过程可能也就120ms的时间！问题点数：50、回复次数：16Top

1 楼loseme915（郁闷）回复于 2005-07-02 15:06:09 得分 0

我用GetTickCount只能获得10ms的时间片段！差了10000倍！！郁闷！！Top

2 楼laker_tmj（laker）回复于 2005-07-02 15:21:21 得分 0

不行吧Top

3 楼pipilupzj（皮皮鲁）回复于 2005-07-02 15:42:21 得分 0

基本上不可能
PC上的bios的时间中断是54.925 msec
你不可能得到比这个数字更精确的时间了Top

4 楼Zhymax（蓝点）回复于 2005-07-02 15:45:10 得分 0

在驱动层可以得到Top

5 楼pipilupzj（皮皮鲁）回复于 2005-07-02 15:45:18 得分 0

抱歉，windows98的时间精度是我上面说得54.925 msec，windows NT及2000则是10msec了Top

6 楼bigelm（枯燥着快乐着）回复于 2005-07-02 15:49:02 得分 0

pipilupzj(皮皮鲁) ( ) 信誉：100 2005-07-02 15:45:00 得分: 0
抱歉，windows98的时间精度是我上面说得54.925 msec，windows NT及2000则是10msec了
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抱歉，你又错了，我现在用多媒体定时器很轻松的用着1ms的时间，搂主所说的纳秒级也是可以的

Top

7 楼loseme915（郁闷）回复于 2005-07-02 15:50:34 得分 0

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

unsigned long MySleep(unsigned long nCount)
{
unsigned long t1,t2;
t1 = GetCycleCount();
t2 = GetCycleCount();
while ((t2-t1)/(1.54*1024*1024*1024)*1000000<nCount)
{
t2=GetCycleCount();
}
return (t2-t1)/(1.54*1024*1024*1024)*1000000;
}
精确到5us，大家可以测试一下，不过这个因不同的CPU主频不同而精确不一样。
我的计算机主频1.54G所以上面的运算中有1.54的数据出来！大家可以根据自己的CPU来测试，呵呵！
谢谢前辈的指点！！！！！(拷贝了前辈的函数)Top

8 楼loseme915（郁闷）回复于 2005-07-02 15:51:07 得分 0

其实我这个函数在我机器上可以精确到3US的！Top

9 楼bigelm（枯燥着快乐着）回复于 2005-07-02 15:53:01 得分 50

使用CPU时间戳进行高精度计时
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发表日期：2004年12月8日出处：GAMERES 作者：zhangyan_qd 【编辑录入：webmaster】

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Pentium CPU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Intel Pentium以上级别的CPU中，有一个称为“时间戳（Time Stamp）”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（Read Time Stamp Counter）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：

inline unsigned __int64 GetCycleCount()
{
__asm RDTSC
}

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：

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

以后在需要计数器的场合，可以像使用普通的Win32 API一样，调用两次GetCycleCount函数，比较两个返回值的差，像这样：

unsigned long t;
t = (unsigned long)GetCycleCount();
//Do Something time-intensive ...
t -= (unsigned long)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Celeron 800MHz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。Top

10 楼bigelm（枯燥着快乐着）回复于 2005-07-02 15:53:19 得分 0

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Celeron 800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：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：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函数
//编译行：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：Celeron 800MHz / 256M SDRAM
// Windows 2000 Professional SP2
// Microsoft Visual C++ 6.0 SP5
////////////////////////////////////////////////

以下是Timer1的运行结果，使用的是高精度的RDTSC指令
Lasting Time: 804586872

以下是Timer2的运行结果，使用的是最粗糙的timeGetTime API
Begin Time: 20254254
End Time: 20255255
Lasting Time: 1001

以下是Timer3的运行结果，使用的是QueryPerformanceCount API
Frequency: 3579545
Begin Time: 3804729124
End Time: 3808298836
Lasting Time: 3569712

　　古人说，触类旁通。从一本介绍图形编程的书上得到一个如此有用的实时处理知识，我感到非常高兴。有美不敢自专，希望大家和我一样喜欢这个轻便有效的计时器。Top

11 楼loseme915（郁闷）回复于 2005-07-02 15:54:42 得分 0

原理，GetCycleCount函数返回的是CPU之从上电以来的运算次数（好象是这个意思），两次查询可以获得规定延迟之间的CPU运算次数，然后除主频以后获得一个以秒为单位的数，乘上1000000是US的级别！！Top

12 楼bigelm（枯燥着快乐着）回复于 2005-07-02 15:55:04 得分 0

哦，不是纳秒，是uSTop

13 楼loseme915（郁闷）回复于 2005-07-02 15:55:23 得分 0

bigelm(枯燥着快乐着) 不好意思啊！抄袭了你的东西！！哈哈Top

14 楼xing_xing_xing（哈哈）回复于 2005-07-02 16:06:48 得分 0

不稳定，和CPU占用率有关系

(10-7E)秒能达到吗？

http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1039Top

15 楼pipilupzj（皮皮鲁）回复于 2005-07-02 16:34:33 得分 0

16 楼zhoujiamurong（有分俺就不要，俺要知识）回复于 2006-03-02 17:28:29 得分 0

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