【C/C++/CUDA C/Python】CPU/GPU 程序块运行时间多种计算方法全解析

目录

1. CPU程序块运行时间计算

1.1 C++ clock（）函数

1.2 C++ chrono库

1.3 C++ time()函数【低精度（秒级）】

1.4 C++ Windows API GetTickCount()

1.5 C++ Windows API QueryPerformanceCounter() 【高精度】

1.6 C++ linux环境 gettimeofday()  【高精度】

2. GPU程序块运行时间计算

2.1 CUDA计时事件 cudaEvent_t

3. CPU计时方法用于GPU任务计时

4. python程序块运行时间计算

4.1 datetime.datetime.now()

4.2 time.time()

4.3 time.clock()

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【内容繁杂，水平有限，必有差错，如若发现，感谢指正！】 

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如何准确计算程序在CPU上或者GPU上执行的时间呢？如果使用CPU或者操作系统中的某个计时器，将带来某种延迟（包括操作系统线程调度，高精度CPU计时器可用性等方面）。而且，当GPU核函数运行时，还可以在主机上异步地执行计算。但如果仅测量这些程序在CPU上运算时间我们可以使用CPU或者操作系统的定时机制。而测量GPU在某个任务上花费的时间，则可以使用CUDA的事件API。

1. CPU程序块运行时间计算

1.1 C++ clock（）函数

C系统调用方法，需要头文件 ctime/time.h，即Windows和Linux都可以使用。

• clock()返回类型为clock_t类型
• clock_t实际上为long类型， typedef long clock_t
• clock()函数，返回从 开启这个程序进程 到 程序中调用clock()函数 之间的CPU时钟计时单元（clock tick）数，返回单位为毫秒
• 可以使用常量CLOCKS_PER_SEC，这个常量表示每一秒有多少时钟计时单元

示例代码：

#include <time.h>　　　//引入头文件
int main()
{
clock_t start,end;　　　//定义clock_t变量
start = clock();  　　　//开始时间

fun()  //需计时的函数

end = clock();   //结束时间
cout<<"time = "<<double(end-start)/CLOCKS_PER_SEC<<"s"<<endl;  //输出时间（单位：ｓ）
}

1.2 C++ chrono库

chrono是C++ 11引入的一个精确中立的时间和日期库，要使用chrono要在添加chrono库。std::chrono 主要包含两部分，std::chrono::duration 和 std::chrono::time_point，它们都是类模板，std::chrono::duration 表示时间间隔，std::chrono::time_point 表示时间戳。

duration：

template <class Rep, class Period = ratio<1> > class duration;

其中Rep表示一种数值类型，用来表示Period的数量，比如int float double；Period是ratio类型，用来表示用秒表示的时间单位，比如second milisecond。

template <std::intmax_t Num, std::intmax_t Denom = 1> class ratio;

ratio 表示值等于 Num/Denom 的有理数，它的静态数据成员 num 与 den 表示由 Num 与 Denom 除以其最大公约数的分子与分母。

duration 的常用类型定义：

类型	定义
std::chrono::nanoseconds	duration</*至少 64 位的有符号整数类型*/, std::nano>
std::chrono::microseconds	duration</*至少 55 位的有符号整数类型*/, std::micro>
std::chrono::milliseconds	duration</*至少 45 位的有符号整数类型*/, std::milli>
std::chrono::seconds	duration</*至少 35 位的有符号整数类型*/>
std::chrono::minutes	duration</*至少 29 位的有符号整数类型*/, std::ratio<60>>