python中调整时钟实现高精度计时时的系统开销考量~-优快云博客

在python中，我们经常会用到time.sleep来做延时，但是由于系统默认时钟是64Hz，也就是延时精度为15.625ms，有很多情况下达到我们的需求，所以我们可以通过修改系统时间实现高精度计时，以下以1ms精度为例:

        winmm.timeBeginPeriod(1)
        time.sleep(delay_ms / 1000.0)
        winmm.timeEndPeriod(1)

如此，我们修改 delay_ms的值就可以实现ms级计时。不过由于此方法用winmm.timeBeginPeriod和winmm.timeEndPeriod两个函数修改和恢复时钟，它们也会带来一些额外的系统开销~

它们带来的系统开销究竟有多大呢？我们不妨来测试一下(代码如下)：

    import time
    import win32api
    from ctypes import windll


    def measure_overhead(delay_ms, iterations=1000):
        """实际测量开销"""
        start_time = time.perf_counter()

        for _ in range(iterations):
            winmm.timeBeginPeriod(1)
            time.sleep(delay_ms / 1000.0)
            winmm.timeEndPeriod(1)

        end_time = time.perf_counter()
        total_time = (end_time - start_time) * 1000  # 转换为毫秒

        # 理想情况下只休眠的总时间
        ideal_sleep_time = iterations * delay_ms

        # 额外开销时间
        overhead_time = total_time - ideal_sleep_time

        # 开销比率
        overhead_ratio = overhead_time / total_time if total_time > 0 else 0

        return overhead_ratio, total_time

    winmm = windll.winmm

    # 实际测量
    print("实际测量结果:")

    for delay in [1, 2, 5, 10, 20, 50]:
        ratio, total = measure_overhead(delay, 100)
        print(f"{delay}ms: {ratio:.1%} (总时间: {total:.1f}ms)")

我们可以运行一下看看(以100次循环为例):

实际测量结果:
1ms: 40.9% (总时间: 169.1ms)
2ms: 15.9% (总时间: 237.8ms)
5ms: 9.2% (总时间: 550.9ms)
10ms: 4.3% (总时间: 1044.8ms)
20ms: 2.5% (总时间: 2050.6ms)
50ms: 1.0% (总时间: 5048.9ms)

以上是我用thinkpad x1 i7-1165g7跑出来的结果，可以看出5ms以下的影响还是很大的。