Question

我正在将一个最初为Win32 API编写的游戏移植到Linux（好吧，将Win32端口的OS X端口移植到Linux）。

我已经通过在进程启动后给出uSeconds来实现QueryPerformanceCounter：

BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER* performanceCount)
{
    gettimeofday(&currentTimeVal, NULL);
    performanceCount->QuadPart = (currentTimeVal.tv_sec - startTimeVal.tv_sec);
    performanceCount->QuadPart *= (1000 * 1000);
    performanceCount->QuadPart += (currentTimeVal.tv_usec - startTimeVal.tv_usec);

    return true;
}

这与QueryPerformanceFrequency()一起给出一个常数1000000作为频率，在我的机器上工作得很好，给我一个包含uSeconds的64位变量，因为程序开始了起来。

所以是可移植的吗？如果内核是以某种方式或类似的方式编译的话，我不想发现它的工作方式不同。不过，我很好，因为它不适用于Linux以外的东西。

Answer 1

也许。但是你有更大的问题。如果系统上有进程更改计时器（即ntpd），gettimeofday()会导致错误的计时。但是，在“正常”的Linux上，我相信gettimeofday()的分辨率为10us。因此，它可以根据系统上运行的进程向前和向后跳转。这有效地回答了你的问题。

您应该查看clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)的时间间隔。由于多核系统和外部时钟设置等原因，它会受到几个问题的影响。

另外，请查看clock_getres()函数。

Answer 2

英特尔处理器的高分辨率，低开销时序

如果您使用的是英特尔硬件，请按以下步骤阅读CPU实时指令计数器。它将告诉您自处理器启动以来执行的CPU周期数。这可能是您可以获得的最佳粒度计数器。

请注意，这是CPU周期数。在linux上，您可以从/ proc / cpuinfo获取CPU速度并除以获得秒数。将其转换为double是非常方便的。

当我在我的盒子上运行时，我得到了

11867927879484732
11867927879692217
it took this long to call printf: 207485

这是提供大量详细信息的Intel developer's guide。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

inline uint64_t rdtsc() {
    uint32_t lo, hi;
    __asm__ __volatile__ (
      "xorl %%eax, %%eax\n"
      "cpuid\n"
      "rdtsc\n"
      : "=a" (lo), "=d" (hi)
      :
      : "%ebx", "%ecx");
    return (uint64_t)hi << 32 | lo;
}

main()
{
    unsigned long long x;
    unsigned long long y;
    x = rdtsc();
    printf("%lld\n",x);
    y = rdtsc();
    printf("%lld\n",y);
    printf("it took this long to call printf: %lld\n",y-x);
}

Answer 3

@Bernard：

我不得不承认，你的大多数例子都是我的头脑。它确实可以编译，但似乎也可以工作。这对SMP系统或SpeedStep是否安全？

这是一个很好的问题......我认为代码没问题。从实际的角度来看，我们每天都在公司使用它，我们在相当多的盒子上运行，所有盒子都是2-8芯。当然，YMMV等，但它似乎是一个可靠和低开销（因为它不会使上下文切换到系统空间）方法时机。

一般来说它的工作原理是：

将代码块声明为汇编程序（并且是volatile，所以优化器将不管它。）
执行CPUID指令。除了获取一些CPU信息（我们不做任何事情）它同步CPU的执行缓冲区这样，时间不会受到无序执行的影响。
执行rdtsc（读取时间戳）执行。这取得了数量自处理器复位后执行的机器周期。这是一个64位因此，对于当前的CPU速度，它将每隔194年左右回收一次。有趣的是，在最初的Pentium参考中，他们注意到它包裹着每一个 5800年左右。
最后几行将寄存器中的值存储到变量hi和lo，并将其放入64位返回值。

具体说明：

乱序执行会导致错误的结果，所以我们执行 “cpuid”指令除了给你一些信息外关于cpu也会同步任何无序指令执行。
大多数操作系统在启动时会同步CPU上的计数器，所以答案很好，只需几纳秒。
冬眠评论可能属实，但在实践中你可能不关心冬眠边界的时间安排。
关于speedstep：较新的Intel CPU可以补偿速度更改并返回调整后的计数。我做了一个快速扫描我们网络上的一些盒子，只发现一个盒子没有它：奔腾3运行一些旧的数据库服务器。（这些是linux盒子，所以我查了一下：grep constant_tsc / proc / cpuinfo）
我不确定AMD CPU，我们主要是英特尔商店，虽然我知道我们的一些低级系统专家做了一个 AMD评估。

希望这能满足你的好奇心，这是一个有趣的和（恕我直言）未充分研究的编程领域。你知道Jeff和Joel什么时候谈论程序员是否应该知道C？我曾是对他们大喊大叫，“嘿，忘了高级C的东西......汇编如果你想知道电脑是什么，你应该学习什么这样做！“

Answer 4

您可能对Linux FAQ for clock_gettime(CLOCK_REALTIME)

感兴趣

Answer 5

Wine实际上使用gettimeofday（）来实现QueryPerformanceCounter（），众所周知，许多Windows游戏都可以在Linux和Mac上运行。

开始http://source.winehq.org/source/dlls/kernel32/cpu.c#L312

导致http://source.winehq.org/source/dlls/ntdll/time.c#L448

Answer 6

所以它明确地说微秒，但是说系统时钟的分辨率是未指定的。我想在这种情况下解决方案意味着它将增加的最小量是多少？

数据结构定义为以微秒为单位测量，但这并不意味着时钟或操作系统实际上能够精确测量。

与其他人的建议一样，gettimeofday()很糟糕，因为设置时间会导致时钟偏差并导致计算失败。 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)就是你想要的，clock_getres()会告诉你时钟的精确度。

Answer 7

gettimeofday（）的实际分辨率取决于硬件架构。英特尔处理器和SPARC机器提供高分辨率的定时器，可以测量微秒。其他硬件架构可以回退到系统的定时器，通常设置为100 Hz。在这种情况下，时间分辨率将不太准确。

我从High Resolution Time Measurement and Timers, Part I

获得了这个答案

Answer 8

This answer提到正在调整时钟的问题。在C ++ 11中使用<chrono>库解决了保证计时单元和时间调整问题的问题。

时钟std::chrono::steady_clock保证不会被调整，而且它将以相对于实时的恒定速率前进，因此SpeedStep等技术不得影响它。

您可以通过转换为std::chrono::duration专精之一来获得类型安全单位，例如std::chrono::microseconds。对于这种类型，tick值使用的单位没有歧义。但请记住，时钟不一定具有此分辨率。您可以将持续时间转换为阿秒，而无需实际具有准确的时钟。

Answer 9

根据我的经验，以及我在互联网上阅读的内容，答案是“不”，但不能保证。它取决于CPU速度，操作系统，Linux的风格等。

Answer 10

在SMP系统中读取RDTSC是不可靠的，因为每个CPU都维护自己的计数器，并且不保证每个计数器与另一个CPU同步。

我可能会建议您尝试 clock_gettime(CLOCK_REALTIME) 。 posix手册表明这应该在所有兼容系统上实现。它可以提供纳秒计数，但您可能需要检查系统上的 clock_getres(CLOCK_REALTIME) 以查看实际分辨率。

gettimeofday（）保证是微秒分辨率吗？

10 个答案: