windows下基於(QPC)實現的微秒級延時

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1.為什麼會寫windows下微秒級延時

在上一篇 實現memcpy()函數及過程總結 中測試memcpy的效率中，測試時間的拷貝效率在微秒層級，需要使用微秒級時間間隔計數。

windows下提供QueryPerformanceCounter(查詢高效能計數器)，QPC是基於硬體計數器，擷取高解析度時間戳記。

參考：Acquiring high-resolution time stamps

應用形式：

 1 LARGE_INTEGER start, end; 2 LARGE_INTEGER Frequency; 3 QueryPerformanceFrequency(&Frequency); 4  5 QueryPerformanceCounter(&start); 6  7 //已耗用時間體 8   9 QueryPerformanceCounter(&end);10  11 //轉換時間(us) double(end.QuadPart - start.QuadPart) * 1000000 / Frequency.QuadPart

上面通過API查詢高效能計數器，開始tick，結束tick，轉換對應時間間隔。

2.基於QPC實現us延時

 1 //timer.c 2 3 #include "timer.h" 4  5 static LARGE_INTEGER start; 6 static LARGE_INTEGER tick; 7 static LONGLONG SecondTick; 8  9 double GetMicrosecondTimeInterval(long long StartTick, long long EndTick, long long Frequency)10 {11     return (double)(EndTick - StartTick) * 1000000 / Frequency;12 }13 14 /*15 *    function:us延時初始化16 *17 *    parameter:無18 *19 *    return value:無20 *                21 */22 void MicrosecondDelayInit(void)23 {24     LARGE_INTEGER frequence;25     QueryPerformanceFrequency(&frequence);26     SecondTick = frequence.QuadPart;    27 }28 29 /*30 *    function:MicrosecondDelay();31 *             實現微秒級延時32 *    33 *    parameter:34 *                n:延時的us數35 *    36 *    return value:37 *                無38 */39 40 void MicrosecondDelay(int n)41 {42     QueryPerformanceCounter(&start);43     double endtick = SecondTick * n/1000000.0 + start.QuadPart;44     for(;;)45     {46         QueryPerformanceCounter(&tick);47         if (tick.QuadPart >= endtick)48             break;49     }50 }

 1 //timer.h 2  3 #pragma once        //編譯器保證標頭檔只編譯一次 4  5 #include <windows.h> 6 #include <stdio.h> 7  8 #ifdef __cplusplus   9 extern "C" {10 #endif 11     double GetMicrosecondTimeInterval(long long StartTick, long long EndTick, long long Frequency);12     void MicrosecondDelayInit(void);13     void MicrosecondDelay(int n);14 #ifdef __cplusplus  15 }16 #endif 

3.us延時測試

 1 #include <stdio.h> 2 #include <Windows.h> 3 #include"timer.h" 4  5 int main(void) 6 { 7     LARGE_INTEGER Frequency; 8     LARGE_INTEGER StartingTime, EndingTime; 9 10     QueryPerformanceFrequency(&Frequency);11     MicrosecondDelayInit();12 13     QueryPerformanceCounter(&StartingTime);14     MicrosecondDelay(10);15     QueryPerformanceCounter(&EndingTime);16 17     printf("延時：%lf\n", GetMicrosecondTimeInterval(StartingTime.QuadPart, EndingTime.QuadPart, Frequency.QuadPart));18     system("pause");19     return 0;20 }

測試情況：

1.延時情況能達到us級，多次測試回合，個別情況延時會有出入（出現情況較少）。

　　分析原因：代碼級影響較小，主要運行是在windows下，windows並不是即時作業系統，畢竟windows作業系統時間解析度只能達到ms級。

                        延時可以被打斷。cpu的頻率會在變化，代碼執行效率也會有影響。

2.這種延時效果明顯好於Sleep的ms級延時。

4.windows下us延時，控制誤差

1.硬體上實現us延時（這種情況對於不涉及底層硬體操作的並不現實）

2.既然windows提供給我們QPC（查詢高效能計數器 <1us）,配合著使用我們自己實現的us級延時。

我們延時前擷取StartTick,延時結束後再擷取EndTick,轉換對應對應時間間隔。QueryPerformanceCounter函數2次消耗時間幾乎可以忽略。通過列印我們可以看到us延時數。

大多數運行情況，延時函數效果1us內誤差。大於1us延時我們可以剔除，保證1us時間誤差。(這種做法是我們需要us級延時做測試時採用，保證後面資料結果在特定延時效果下)

5.總結

us延時常用於測試一些效能時使用。windows並未通過us級的延時函數。QPC是基於查詢硬體計數器擷取時間間隔，能達到us層級。

 

 　　　　　　 

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