高精度計時、延時器第二版

關於Windows下延時、計時的精度，我以前寫過一篇文字，給出了一種通過嵌入彙編代碼讀取CPU指令周期寄存器來達到毫秒級的延時、計時的方法。（見http://blog.csdn.net/qiqi5521/archive/2007/11/03/1864642.aspx文中分析了WindowsAPI的計時精度，闡述了指令周期計時法的原理，看本篇前建議先看這篇。不過當時代碼是作為一個VC++動態連結程式庫實現的，一直想把它改寫為一個C++類。今天終於動手了，起因源於wxWidgets論壇上有一個人在問這個問題，終於引起了我的興趣，於是克服了惰性，動了一把手。設計目標：在VC++和gcc下都能夠編譯。為了達到這個目標，首先要解決兩個問題：1、vc++和gcc對64位整形的聲明方法不一樣，vc++是__int64，gcc是long long 。2、VC++和gcc嵌入彙編的方法不一樣，gcc使用AT&T彙編，vc++使用intel彙編。為瞭解決這兩個問題，決定條件編譯，用 _MSC_VER 這個宏來判斷編譯環境是VC++還是gcc，如果有 _MSC_VER 宏，說明是VC++環境。

代碼如下：

asmdelay.h 

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//精確定時類。//功能1：擷取CPU主頻（MHz）//功能2：精確延時(毫秒級)//功能3：精確計時(毫秒級)//編譯： VC++ / gcc//注意： VC++下編譯,需要進入當前工程的Settings，選中asmdelay.cpp，選擇C/C++選項卡，從Category組合框中選中Precompiled Headers，選擇Not Using Precompiled headers。

#ifndef __ASMDELAY_h__24687444848486484894589754#define __ASMDELAY_h__24687444848486484894589754

#ifdef _MSC_VER typedef unsigned __int64 __UINT64;#else typedef unsigned long long __UINT64;#endif

class CAsmDelay{private:    unsigned long m_Freq;                 //CPU主頻    __UINT64  m_TimeStamp;                //計時器開啟時的CPU時間戳記    int GetFrequency(void) ;              //計算CPU主頻的函數    __UINT64 GetCycleCount();             //讀取CPU的指令周期寄存器public:    unsigned long GetCPUFreq();           //查看CPU主頻    CAsmDelay();    ~CAsmDelay(); void msDelay(long ms);                //毫秒級延時 void StartCalculagraph();             //啟動計時器 long StopCalculagraph();              //結束計時器，並返回從啟動到關閉經過了多少毫秒。};

#endif

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asmdelay.cpp 

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#include "asmdelay.h"#include "windows.h"

CAsmDelay::CAsmDelay(){    m_Freq = GetFrequency();}

CAsmDelay::~CAsmDelay(){}

unsigned long CAsmDelay::GetCPUFreq(){    return m_Freq;}

__UINT64 CAsmDelay::GetCycleCount()//讀取CPU的指令周期寄存器{   volatile __UINT64 CycleCount;

#ifdef _MSC_VER __asm RDTSC __asm mov DWORD PTR CycleCount, EAX __asm mov DWORD PTR (CycleCount+4), EDX return CycleCount;#else    volatile unsigned long lo=0,hi=0,    *phi=((unsigned long *)(&CycleCount)) + 1,    *plo=(unsigned long *)&CycleCount;

 __asm__ ("RDTSC");    __asm__  __volatile__ ("movl %%eax,%0; movl %%edx,%1;"                        :"=r"(lo),"=r"(hi)::"%eax","%edx");

    *phi=hi;    *plo=lo;    return CycleCount;#endif

}

//擷取CPU頻率的內建函式  //MHzint CAsmDelay::GetFrequency(void){

 _LARGE_INTEGER CurrTicks, TicksCount; __UINT64 iStartCounter, iStopCounter;

 unsigned long dwOldProcessP = GetPriorityClass(GetCurrentProcess()); unsigned long dwOldThreadP = GetThreadPriority(GetCurrentThread());

 SetPriorityClass(GetCurrentProcess(), REALTIME_PRIORITY_CLASS); SetThreadPriority(GetCurrentThread(), THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL);

 QueryPerformanceFrequency(&TicksCount); QueryPerformanceCounter(&CurrTicks);

 TicksCount.QuadPart /= 16; TicksCount.QuadPart += CurrTicks.QuadPart;

 iStartCounter=GetCycleCount();

 while(CurrTicks.QuadPart<TicksCount.QuadPart) QueryPerformanceCounter(&CurrTicks);

 iStopCounter = GetCycleCount();

 SetThreadPriority(GetCurrentThread(), dwOldThreadP); SetPriorityClass(GetCurrentProcess(), dwOldProcessP);

 return (int)((iStopCounter-iStartCounter)/62500);

}

void CAsmDelay::msDelay(long ms){ //把毫秒數轉成刻度數 __UINT64 msecToCycle = ( m_Freq * 1000 ) * ms;  //記錄當前刻度 __UINT64 tmr= GetCycleCount(); //延時，直到刻度數滿足預定的毫秒數； while(GetCycleCount()-tmr < msecToCycle) { }}

void CAsmDelay::StartCalculagraph()             //啟動計時器{ m_TimeStamp = GetCycleCount();}long CAsmDelay::StopCalculagraph()              //結束計時器，並返回從啟動到關閉經過了多少毫秒。{ __UINT64 TimeStampDiff = GetCycleCount()-m_TimeStamp; return TimeStampDiff / (m_Freq *1000);}

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測試工程：

http://wxforum.shadonet.com/download.php?id=731

說明：實現毫秒級延時、計時的代碼。

編譯器相容性：VC++ / gcc

包含工程：.dev 用wxDev-C++可編譯

.dsw 用VC++6可編譯

兩個工程共用asmdelay.cpp .h

wxDev-C++和VC++程式運行介面：

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附：gcc內嵌彙編的調試小經驗：

1、AT&T彙編和intel彙編有很大不同，AT&T彙編mov指令資料類型用加尾碼來實現，如movb movw movl

而且運算元是從左向右拷貝，和intel彙編相反。

2、 gcc通過格式化的字串來產生彙編代碼，如本文中所示：

    __asm__ __volatile__ ("movl %%eax,%0; movl %%edx,%1;" 

                        :"=r"(lo),"=r"(hi)::"%eax","%edx"); 

         第一個部分是一個字串： "movl %%eax,%0; movl %%edx,%1;" ，是彙編指令，可以有多條彙編指令，用;分割

         緊接著是：分隔字元，然後是第二部分，是輸出部(目標運算元)，在這裡可以串連C語言變數，輸出部的各個元素用逗號分隔，第一個元素對應%0,第二個元素對應%1，依此類推。

         "=r"中的=表示輸出，r表示連結寄存器變數，也可以用g表示可以是寄存器或記憶體變數，也可以用m表示記憶體變數，有__volatile__ 的時候它們效果是一樣的，具體情況參見5。

          括弧中是串連的進階語言變數。

         第三部分是輸入部(源運算元)，由於輸入部沒有串連進階語言變數，所以省略了，兩個連續的：：其實是由於省略了第三部分的緣故

         最後一部分，第四部分，是限定寄存器，修飾第一部分中的寄存器。

3、如果gcc開啟了速度最佳化，那麼內嵌了彙編代碼的函數裡面的進階語言變數最好用 volatile 修飾，以保證運行結果的正確。否則的話，由於最佳化會導致

   程式在寄存器中分配變數，而彙編往往會使用寄存器，就會不可避免的產生衝突而導致錯誤的結果。

4、__volatile__ 修飾符告訴編譯器，禁止最佳化。阻止編譯器刪除、重組彙編指令。

5、約束字母：

:"=r" (__dummy)

“＝r”表示相應的目標運算元可以使用任何一個通用寄存器，並且變數__dummy 存放在這個寄存器中，但如果是：

：“＝m”（__dummy）

“＝m”就表示相應的目標運算元是存放在記憶體單元__dummy中。這裡面的r和m就叫做約束字母。

約束字母很多，下表給出幾個主要的約束字母及其含義：

字母	含義
m, v,o	表示記憶體單元
R	表示任何通用寄存器
Q	表示寄存器eax, ebx, ecx,edx之一
I, h	表示直接運算元
E, F	表示浮點數
G	表示“任意”
a, b.c d	表示要求使用寄存器eax/ax/al, ebx/bx/bl, ecx/cx/cl或edx/dx/dl
S, D	表示要求使用寄存器esi或edi
I	表示常數（0～31）