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windows下实现微秒级的延时

2021-05-26 Windows程序

1.微秒级的延时肯定不能基于消息(SetTimer函数),因为一出现消息堵塞等就会影响精
度,而且setTimer单位才是毫秒.实际响应时间可能要到55毫秒左右.

2.微秒级的延时也不能不能基于中断,VxD最快的时钟服务程序Set_Global_Time_Out函数
才能保证1毫秒的精度.其他挂接int 8H中断处理函数等,只能保证55ms的精度.(有时还不
能)

3.因此可以想到汇编下的那种基于循环执行语句的那种延时.但汇编那种代码不通用,跟
cpu的频率有关.

所以可以用windows下的几个函数来写出通用代
码.GetTickCout,timeGetTime,QueryPerformanceCounter.
1)GetTickCout响应只能保证55ms的精度
2)timeGetTime只能保证1ms的精度
3)而QueryPerformanceCounter函数不依赖计算中断的次数,而是靠读取别的硬件时钟来
实现的,可以有0.8微秒的精度.这个系统不支持windows 95以下的系统,不过这些系统应
该没人用了吧.呵呵.

下面是示例代码:
//LARGE_INTEGER类型类似一个64位的整型,是一个union,里面是LongLong类型和两个
long组成的结构体的union.
//QueryPerformanceFrequency函数得到你的计算机里高精度计时器每秒计时多少次,
//参数LARGE_INTEGER,返回false表示你的当前计算机硬件不支持高精度计时器.
//QueryPerformanceCounter函数得到当前计时器记了多少次.类似与GetTickCout.
#include <windows.h>
#include <iostream>
using namespace std;



void main(){

int delayTime = 20; //微秒级的延时. 

LARGE_INTEGER m_liPerfFreq={0};

    if (!QueryPerformanceFrequency(&m_liPerfFreq))
{
cout <<"你的当前计算机硬件不支持高精度计时器"<<endl;
return;
}
     
    LARGE_INTEGER m_liPerfStart={0};
    QueryPerformanceCounter(&m_liPerfStart);


LARGE_INTEGER liPerfNow={0};
for(;;)
{

QueryPerformanceCounter(&liPerfNow);
double time=( ((liPerfNow.QuadPart - 
m_liPerfStart.QuadPart)*1000000)/(double)m_liPerfFreq.QuadPart);
if (time >= delayTime)
break;

}
cout.precision(40);
cout << "开始" <<(double)m_liPerfStart.QuadPart <<endl;
cout << "结束" <<(double)liPerfNow.QuadPart <<endl;
cout<<"时间精度"<<(1/(double)m_liPerfFreq.QuadPart)*1000000<<"微秒"<<endl;
cout << "延时" <<( ((liPerfNow.QuadPart - m_liPerfStart.QuadPart)
*1000000)/(double)m_liPerfFreq.QuadPart)<<"微秒"<<endl;


}


因为windows是多任务系统,只要保证windows执行这段代码时不被其他进程打断,就可以
保证延时微秒级成功.出现打断的几率很小.一般可以不考虑.如果代码执行时间低于一
个时间片,那就100%不会被打断了.

在SDK中,,可以用DWORD timeGetTime(VOID)函数获取系统时间,其返回值是毫秒单位的。可以用其实现延时功能的函数。
void Delay(DWORD delayTime)
{
    DWORD delayTimeBegin;
    DWORD delayTimeEnd;
    delayTimeBegin=timeGetTime();
    do
    {
        delayTimeEnd=timeGetTime();
    }while(delayTimeEnd-delayTimeBegin<delayTime)
}
注: 在使用timeGetTime之前应先包含头文件#i nclude <Mmsystem.h>或#i nclude <Windows.h>并在project->settings->link->Object/library modules中添加winmm.lib 
    也可以在文件头部添加 #pragma comment( lib,"winmm.lib" )
命令行:#pragma comment( lib,"xxx.lib" )时预编译处理指令,让vc将winmm.lib添加到工程中去进行编译。

在Windows平台下,常用的计时器有两种,一种是timeGetTime多媒体计时器,它可以提供毫秒级的计时。但这个精度对很多应用场合而言 还是太粗糙了。另一种是QueryPerformanceCount计数器,随系统的不同可以提供微秒级的计数。对于实时图形处理、多媒体数据流处理、或 者实时系统构造的程序员,善用QueryPerformanceCount/QueryPerformanceFrequency是一项基本功。

  本文要介绍的,是另一种直接利用Pentium CPU内部时间戳进行计时的高精度计时手段。以下讨论主要得益于《Windows图形编程》一书,第15页-17页,有兴趣的读者可以直接参考该书。关于 RDTSC指令的详细讨论,可以参考Intel产品手册。本文仅仅作抛砖之用。 
  在Intel Pentium以上级别的CPU中,有一个称为“时间戳(Time Stamp)”的部件,它以64位无符号整型数的格式,记录了自CPU上电以来所经过的时钟周期数。由于目前的CPU主频都非常高,因此这个部件可以达到 纳秒级的计时精度。这个精确性是上述两种方法所无法比拟的。

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