Czy gettimeofday () ma rozdzielczość mikrosekundową?

Przenoszę grę, która została pierwotnie napisana dla Win32 API, na Linuksa (cóż, przenoszę port OS X portu Win32 na Linuksa).

Mam realizowane QueryPerformanceCounterprzez podanie uSeconds ponieważ proces uruchamiania:

BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER* performanceCount)
{
    gettimeofday(&currentTimeVal, NULL);
    performanceCount->QuadPart = (currentTimeVal.tv_sec - startTimeVal.tv_sec);
    performanceCount->QuadPart *= (1000 * 1000);
    performanceCount->QuadPart += (currentTimeVal.tv_usec - startTimeVal.tv_usec);

    return true;
}

To, w połączeniu z QueryPerformanceFrequency()podaniem stałej 1000000 jako częstotliwości, działa dobrze na moim komputerze , dając mi 64-bitową zmienną, która zawiera się uSecondsod momentu uruchomienia programu.

Czy to jest przenośne? Nie chcę odkryć, że działa inaczej, jeśli jądro zostało skompilowane w określony sposób lub coś w tym rodzaju. Jednak nie przeszkadza mi to, że jest nieprzenośny na coś innego niż Linux.

Może. Ale masz większe problemy. gettimeofday()może powodować nieprawidłowe czasy, jeśli w systemie są procesy, które zmieniają licznik czasu (np. ntpd). Jednak na "normalnym" Linuksie uważam, że rozdzielczośćgettimeofday() wynosi 10us. W konsekwencji może przeskakiwać do przodu i do tyłu oraz w czasie w oparciu o procesy uruchomione w systemie. To skutecznie daje odpowiedź na twoje pytanie nie.

Powinieneś sprawdzić clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)odstępy czasu. Cierpi na kilka mniej problemów z powodu takich rzeczy, jak systemy wielordzeniowe i zewnętrzne ustawienia zegara.

Przyjrzyj się także clock_getres()funkcji.

Wysoka rozdzielczość, niskie taktowanie w przypadku procesorów Intel

Jeśli korzystasz ze sprzętu firmy Intel, oto jak odczytać licznik instrukcji procesora w czasie rzeczywistym. Podaje liczbę cykli procesora wykonanych od momentu uruchomienia procesora. Jest to prawdopodobnie najdrobniejszy licznik, jaki można uzyskać do pomiaru wydajności.

Zauważ, że jest to liczba cykli procesora. W Linuksie możesz pobrać prędkość procesora z / proc / cpuinfo i podzielić, aby uzyskać liczbę sekund. Konwersja tego na podwójną jest całkiem przydatna.

Kiedy uruchomię to na moim pudełku, dostaję

11867927879484732
11867927879692217
it took this long to call printf: 207485

Oto przewodnik dla programistów firmy Intel, który zawiera mnóstwo szczegółów.

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

inline uint64_t rdtsc() {
    uint32_t lo, hi;
    __asm__ __volatile__ (
      "xorl %%eax, %%eax\n"
      "cpuid\n"
      "rdtsc\n"
      : "=a" (lo), "=d" (hi)
      :
      : "%ebx", "%ecx");
    return (uint64_t)hi << 32 | lo;
}

main()
{
    unsigned long long x;
    unsigned long long y;
    x = rdtsc();
    printf("%lld\n",x);
    y = rdtsc();
    printf("%lld\n",y);
    printf("it took this long to call printf: %lld\n",y-x);
}

@Bernard:

Muszę przyznać, że większość twojego przykładu przeszła mi przez głowę. Jednak kompiluje się i wydaje się działać. Czy jest to bezpieczne dla systemów SMP lub SpeedStep?

To dobre pytanie ... Myślę, że kod jest w porządku. Z praktycznego punktu widzenia używamy go w mojej firmie każdego dnia i pracujemy na dość szerokiej gamie pudełek, wszystko od 2 do 8 rdzeni. Oczywiście YMMV itp., Ale wydaje się, że jest to niezawodna i niewielka (ponieważ nie powoduje przełączenia kontekstu na przestrzeń systemową) metoda pomiaru czasu.

Ogólnie, jak to działa:

• zadeklaruj blok kodu jako asembler (i nietrwały, więc optymalizator pozostawi go w spokoju).
• wykonać instrukcję CPUID. Oprócz pobierania niektórych informacji o procesorze (z którymi nic nie robimy) synchronizuje bufor wykonania procesora, aby nie wpływać na czasy wykonania poza kolejnością.
• wykonuje wykonanie rdtsc (odczyt znacznika czasu). To pobiera liczbę cykli maszynowych wykonanych od zresetowania procesora. Jest to wartość 64-bitowa, więc przy obecnych prędkościach procesora będzie ona zawijana mniej więcej co 194 lata. Co ciekawe, w oryginalnym źródle Pentium zauważają, że zawija się co około 5800 lat.
• ostatnie kilka wierszy przechowuje wartości z rejestrów do zmiennych hi i lo i umieszcza je w 64-bitowej wartości zwracanej.

Szczegółowe uwagi:

• wykonanie poza kolejnością może powodować niepoprawne wyniki, dlatego wykonujemy instrukcję "cpuid", która oprócz podania pewnych informacji o procesorze synchronizuje również wykonanie instrukcji poza kolejnością.

• Większość systemów operacyjnych synchronizuje liczniki na procesorach podczas uruchamiania, więc odpowiedź jest dobra w ciągu kilku nanosekund.

• Komentarz dotyczący hibernacji jest prawdopodobnie prawdziwy, ale w praktyce prawdopodobnie nie przejmujesz się taktowaniem poza granicami hibernacji.

• w odniesieniu do szybkości: nowsze procesory Intel kompensują zmiany prędkości i zwracają skorygowaną liczbę. Zrobiłem szybkie skanowanie niektórych pudełek w naszej sieci i znalazłem tylko jedno pudełko, w którym go nie było: Pentium 3 ze starym serwerem bazy danych. (to są skrzynki linuxowe, więc sprawdziłem: grep constant_tsc / proc / cpuinfo)

• Nie jestem pewien co do procesorów AMD, jesteśmy przede wszystkim sklepem Intela, chociaż wiem, że niektórzy z naszych guru od systemów niskiego poziomu przeprowadzili ocenę AMD.

Mam nadzieję, że to zaspokoi Twoją ciekawość, jest to interesujący i (IMHO) niedostatecznie zbadany obszar programowania. Wiesz, kiedy Jeff i Joel rozmawiali o tym, czy programista powinien znać C? Krzyczałem na nich, „hej, zapomnijcie o tych wysokopoziomowych rzeczach C ... asembler jest tym, czego powinniście się nauczyć, jeśli chcecie wiedzieć, co robi komputer!”.

Możesz być zainteresowany FAQ systemu Linux dlaclock_gettime(CLOCK_REALTIME)

Wine używa gettimeofday () do implementacji QueryPerformanceCounter () i jest znane z tego, że wiele gier Windows działa na Linuksie i Macu.

Rozpoczyna http://source.winehq.org/source/dlls/kernel32/cpu.c#L312

prowadzi do http://source.winehq.org/source/dlls/ntdll/time.c#L448

Więc wyraźnie mówi o mikrosekundach, ale mówi, że rozdzielczość zegara systemowego jest nieokreślona. Przypuszczam, że rozdzielczość w tym kontekście oznacza, jak najmniejsza kwota kiedykolwiek zostanie zwiększona?

Struktura danych jest zdefiniowana jako jednostka miary w mikrosekundach, ale to nie znaczy, że zegar lub system operacyjny są w stanie dokładnie to zmierzyć.

Jak sugerowali inni, gettimeofday()jest złe, ponieważ ustawienie czasu może spowodować przesunięcie zegara i zepsuć obliczenia. clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)jest tym, czego chcesz, i clock_getres()powie ci precyzję twojego zegara.

Rzeczywista rozdzielczość gettimeofday () zależy od architektury sprzętowej. Procesory Intela, a także maszyny SPARC oferują liczniki czasu o wysokiej rozdzielczości, które mierzą mikrosekundy. Inne architektury sprzętowe powracają do licznika czasu systemu, który jest zwykle ustawiony na 100 Hz. W takich przypadkach rozdzielczość czasowa będzie mniej dokładna.

Otrzymałem tę odpowiedź z Pomiaru czasu i timerów o wysokiej rozdzielczości, część I.

Ta odpowiedź wspomina o problemach z regulacją zegara. Zarówno problemy z gwarantowaniem jednostek ticka, jak i problemy z dostosowywaniem czasu są rozwiązywane w C ++ 11 za pomocą rozszerzenia<chrono> biblioteką.

std::chrono::steady_clockGwarantuje się, że zegar nie będzie regulowany, a ponadto będzie postępował ze stałą szybkością w stosunku do czasu rzeczywistego, więc technologie takie jak SpeedStep nie mogą na to wpływać.

Możesz zdobyć jednostki bezpieczne, przechodząc na jedną ze std::chrono::durationspecjalizacji, na przykład std::chrono::microseconds. W przypadku tego typu nie ma dwuznaczności co do jednostek używanych przez wartość ticka. Należy jednak pamiętać, że zegar niekoniecznie ma taką rozdzielczość. Możesz przekonwertować czas trwania na attosekundy bez posiadania tak dokładnego zegara.

Z mojego doświadczenia iz tego, co przeczytałem w internecie, odpowiedź brzmi „Nie”, nie jest to gwarantowane. Zależy to od szybkości procesora, systemu operacyjnego, rodzaju Linuksa itp.

Odczyt RDTSC nie jest wiarygodny w systemach SMP, ponieważ każdy procesor utrzymuje swój własny licznik i nie ma gwarancji, że każdy licznik będzie zsynchronizowany z innym procesorem.

Mogę zasugerować spróbować clock_gettime(CLOCK_REALTIME). Podręcznik posix wskazuje, że powinno to być wdrożone we wszystkich zgodnych systemach. Może podać liczbę nanosekund, ale prawdopodobnie będziesz chciał sprawdzić clock_getres(CLOCK_REALTIME)w systemie, jaka jest rzeczywista rozdzielczość.