windows下基于(QPC)实现的微秒级延时
2021-02-14 00:17
1.为什么会写windows下微秒级延时
在上一篇 实现memcpy()函数及过程总结 中测试memcpy的效率中，测试时间的拷贝效率在微秒级别，需要使用微秒级时间间隔计数。
windows下提供QueryPerformanceCounter(查询高性能计数器)，QPC是基于硬件计数器，获取高分辨率时间戳。
参考：Acquiring high-resolution time stamps
应用形式：
1 LARGE_INTEGER start, end; 2 LARGE_INTEGER Frequency; 3 QueryPerformanceFrequency(&Frequency); 4 5 QueryPerformanceCounter(&start); 6 7 //运行时间体 8 9 QueryPerformanceCounter(&end); 10 11 //转换时间(us) double(end.QuadPart - start.QuadPart) * 1000000 / Frequency.QuadPart
上面通过API查询高性能计数器，开始tick，结束tick，转换对应时间间隔。
2.基于QPC实现us延时
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延时初始化 16 * 17 * parameter:无 18 * 19 * return value:无 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 * 实现微秒级延时 32 * 33 * parameter: 34 * n:延时的us数 35 * 36 * return value: 37 * 无 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 //编译器保证头文件只编译一次 4 5 #include6 #include 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延时测试
1 #include2 #include 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("延时：%lf\n", GetMicrosecondTimeInterval(StartingTime.QuadPart, EndingTime.QuadPart, Frequency.QuadPart)); 18 system("pause"); 19 return 0; 20 }
测试情况：
1.延时情况能达到us级，多次测试运行，个别情况延时会有出入（出现情况较少）。
分析原因：代码级影响较小，主要运行是在windows下，windows并不是实时操作系统，毕竟windows操作系统时间分辨率只能达到ms级。
延时可以被打断。cpu的频率会在变化，代码执行效率也会有影响。
2.这种延时效果明显好于Sleep的ms级延时。
4.windows下us延时，控制误差
1.硬件上实现us延时（这种情况对于不涉及底层硬件操作的并不现实）
2.既然windows提供给我们QPC（查询高性能计数器
我们延时前获取StartTick,延时结束后再获取EndTick,转换对应对应时间间隔。QueryPerformanceCounter函数2次消耗时间几乎可以忽略。通过打印我们可以看到us延时数。
大多数运行情况，延时函数效果1us内误差。大于1us延时我们可以剔除，保证1us时间误差。(这种做法是我们需要us级延时做测试时采用，保证后面数据结果在特定延时效果下)
5.总结
us延时常用于测试一些性能时使用。windows并未通过us级的延时函数。QPC是基于查询硬件计数器获取时间间隔，能达到us级别。
文章标题：windows下基于(QPC)实现的微秒级延时
文章链接：http://soscw.com/index.php/essay/55035.html