硬件支持的高精度计数器

 

QueryPerformanceFrequency() - 基本介绍

类型：Win32API

原型：BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency);

作用：返回硬件支持的高精度计数器的频率。

返回值：非零，硬件支持高精度计数器；零，硬件不支持，读取失败。

QueryPerformanceFrequency() - 技术特点

供WIN9X使用的高精度定时器：QueryPerformanceFrequency()和QueryPerformanceCounter()，要求计算机从硬件上支持高精度定时器。

函数的原形是：
　　BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency);
　　BOOL QueryPerformanceCounter (LARGE_INTEGER *lpCount);

数据类型LARGEINTEGER既可以是一个作为8字节长的整数，也可以是作为两个4字节长的整数的联合结构，其具体用法根据编译器是否支持64位而定。该类型的定义如下：
　　typeef union _ LARGE_INTEGER
　　{
　　 struct
　　 {
　　 DWORD LowPart;
　　 LONG HighPart;
　　 };
　　 LONGLONG QuadPart;
　　} LARGE_INTEGER;

在定时前应该先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部计时器的时钟频率。接着在需要严格计时的事件发生前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()，利用两次获得的计数之差和时钟频率，就可以计算出事件经历的精确时间。测试函数SLEEP(100)的精确持续时间方法：
　　LARGE_INTEGER litmp;
　　LONGLONG qt1,qt2;
　　double dft,dff,dfm;
　　QueryPerformanceFrequency(&litmp);//获得时钟频率
　　dff=(double)litmp.QuadPart;
　　QueryPerformanceCounter(&litmp);//获得初始值
　　qt1=litmp.QuadPart;Sleep(100);
　　QueryPerformanceCounter(&litmp);//获得终止值
　　qt2=litmp.QuadPart;
　　dfm=(double)(qt2-qt1);
　　dft=dfm/dff;//获得对应的时间值

需要注意的是DFT计算的结果单位是秒。

 

LARGE_INTEGER tima,timb;
QueryPerformanceCounter(&tima);

在 Windows Server 2003 和 WindowsXP 中使用 QueryPerformanceCounter 函数的程序可能执行不当

QueryPerformanceCounter 來精確計算執行時間
QueryPerformanceCounter 來精確計算執行時間
// 這個程式展示了如何使用QueryPerformanceCounter 來精確計算執行時間
//代码

 

1. LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0};
2.  //获取每秒多少CPU Performance Tick
3.  QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq); 
5.  LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};
6.  QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);
8.  for(int i=0; i< 100; i++)
9.   cout << i << endl;
11.  LARGE_INTEGER liPerfNow={0};
12.  // 计算CPU运行到现在的时间
13.  QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);
15.  int time=( ((liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart) * 1000)/m_liPerfFreq.QuadPart);
17.  char buffer[100];
18.  sprintf(buffer,"執行時間 %d millisecond ",time);
20.  cout<<buffer<<endl;

QueryPerformanceCounter()这个函数返回高精确度性能计数器的值,它可以以微妙为单位计时.但是QueryPerformanceCounter()确切的精确计时的最小单位是与系统有关的,所以,必须要查询系统以得到QueryPerformanceCounter()返回的嘀哒声的频率.
QueryPerformanceFrequency()提供了这个频率值,返回每秒嘀哒声的个数.
计算确切的时间是从第一次调用QueryPerformanceCounter()开始的
假设得到的LARGE_INTEGER为nStartCounter,过一段时间后再次调用该函数结束的,
设得到nStopCounter.
两者之差除以QueryPerformanceFrequency()的频率就是开始到结束之间的秒数.由于计时函数本身要耗费很少的时间,要减去一个很少的时间开销.但一般都把这个开销忽略.公式如下:   
                         nStopCounter-nStartCounter
ElapsedTime=------------------------------------ - overhead
frequency

double time=(nStopCounter.QuadPart-nStartCounter.QuadPart)/frequency.QuadPart

 

 

这两个函数是VC提供的仅供Windows 95及其后续版本使用的精确时间函数，并要求计算机从硬件上支持精确定时器。
QueryPerformanceFrequency()函数和QueryPerformanceCounter()函数的原型如下：

 BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER ＊lpFrequency); BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER ＊lpCount);

　　数据类型ARGE_INTEGER既可以是一个8字节长的整型数，也可以是两个4字节长的整型数的联合结构， 其具体用法根据编译器是否支持64位而定。该类型的定义如下：

 typedef union _LARGE_INTEGER { struct { DWORD LowPart ;// 4字节整型数 LONG HighPart;// 4字节整型数 }; LONGLONG QuadPart ;// 8字节整型数 }LARGE_INTEGER ;

　　在进行定时之前，先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率， 然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()函数，利用两次获得的计数之差及时钟频率，计算出事件经 历的精确时间。下列代码实现1ms的精确定时：

1.        LARGE_INTEGER litmp; 
2.        LONGLONG QPart1,QPart2;
3.        double dfMinus, dfFreq, dfTim; 
4.        QueryPerformanceFrequency(&litmp);
5.        dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率
6.        QueryPerformanceCounter(&litmp);
7.        QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值
8.        do
9.        {
10.           QueryPerformanceCounter(&litmp);
11.           QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值
12.           dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
13.           dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒
14.        }while(dfTim<0.001);

　　其定时误差不超过1微秒，精度与CPU等机器配置有关。 下面的程序用来测试函数Sleep(100)的精确持续时间：

1.        LARGE_INTEGER litmp; 
2.        LONGLONG QPart1,QPart2;
3.        double dfMinus, dfFreq, dfTim; 
4.        QueryPerformanceFrequency(&litmp);
5.        dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率
6.        QueryPerformanceCounter(&litmp);
7.        QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值
8.        Sleep(100);
9.        QueryPerformanceCounter(&litmp);
10.        QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值
11.        dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
12.        dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒    

　　由于Sleep()函数自身的误差，上述程序每次执行的结果都会有微小误差。下列代码实现1微秒的精确定时：

1.        LARGE_INTEGER litmp; 
2.        LONGLONG QPart1,QPart2;
3.        double dfMinus, dfFreq, dfTim; 
4.        QueryPerformanceFrequency(&litmp);
5.        dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率
6.        QueryPerformanceCounter(&litmp);
7.        QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值
8.        do
9.        {
10.           QueryPerformanceCounter(&litmp);
11.           QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值
12.           dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
13.           dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒
14.        }while(dfTim<0.000001);

其定时误差一般不超过0.5微秒，精度与CPU等机器配置有关