什么是高分辨率性能计数器？答案

【问题标题】：What is high-resolution performance counter?什么是高分辨率性能计数器？
【发布时间】：2011-12-07 11:42:49
【问题描述】：

在 Win32 API 中有一个函数 QueryPerformanceCounter 可以查询一个非常高分辨率的性能计时器的值。

什么是“高分辨率性能计时器”？硬件支持吗？哪些系统不支持？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

在当前一代处理器上的 Windows 7 下，这是 CPU (HPET) 内可靠的高精度（纳秒）计时器。

在以前的版本和前几代处理器上，它是“某物”，几乎可以表示任何东西。最常见的是，它是 RDTSC 指令（或非 x86 上的等效指令）返回的值，它可能可靠且与时钟无关。请注意，RDTSC（最初，根据定义，但现在不再）不测量时间，它测量周期。

在当前和上一代 CPU 上，RDTSC 通常是可靠且独立于时钟的（即它现在真正测量时间），在 pre-上一代，尤其是在移动设备或某些多 CPU 设备上，它不是。 “计时器”可能会加速和减速，甚至在不同的 CPU 上会有所不同，从而导致“时间旅行”。

编辑： cpuid(0x80000007) 中的constant tsc 标志可用于判断RDTSC 是否可靠（尽管这并不能真正解决问题，因为如果不可靠怎么办't，如果没有其他选择......）。

在更旧的系统上（例如 8 到 10 年），其他一些计时器可用于 QueryPerformanceCounter。那些可能根本没有高分辨率，也不是非常准确。

【讨论】：

回复：“请注意，RDTSC 不测量时间，它测量周期。”，请务必注意，您可以直接以秒为单位计算时间，如 freq * ticks。
@Polynomial：不，你不能，因为 freq != const。在今天的几乎每个系统（以及过去五年中的大多数系统）上，频率都在动态调整以节省电力。
有趣。有什么选择？
如果 1ms 的分辨率就足够了，timeGetTime 就可以从用户进程中获得。如果您正在编写驱动程序，您可以致电KeQueryInterruptTime。如果您需要更高的分辨率，good 替代品很少。如果您的程序运行的系统具有恒定的 tsc 或 HPET，那么一切都很好。否则你就没有运气。 QPC可能可靠工作，也可能不可靠。

【解决方案2】：

高分辨率性能计数器通常从 rdtsc 指令中提取，这是一种特定于 x86 的方法，用于获取自引导以来发生的 CPU 滴答数。它的值非常精确，通常精确到 100ns。

将此与 GetTickCount() 进行比较，其精度约为 16 毫秒。

在其他架构上（不在 Win32 API 范围内，因为它们仅在基于 x86 的指令集上运行）可能有不同的方法来执行此操作。例如，在 ARM 上，您可以使用系统控制协处理器 (CP15) 来执行类似的操作。

【讨论】：

@AlexK。 - 是的，这最终取决于 HAL。但是，在 x86 上，我没有理由使用 rdtsc 以外的其他东西，因为它非常精确。如果我没记错的话，它使用的源时钟与运行中断的源时钟相同，而这些中断的计时非常准确。
@Polynomial：请参阅我的回答，了解不应使用 RDTSC 的充分理由，除非您保证您的客户不使用可能使用 4 或 5 年的 CPU。 RDTSC 仅在一些 CPU 上精确和准确，不一定是所有 CPU（而且您无法真正控制程序在哪个 CPU 上运行）。
@Polynomial：不，你不能，真的。虽然它是精确，因为它是纳秒级的分辨率，但它不是准确。而且它根本与时间无关，除非它是新一代 CPU。没有精确的精确意味着什么。如果我给你一个 5000 位的数字，其中 4990 位是假的，那么这个数字并不比我一开始只给你 10 位更好（实际上，实际上它更糟糕......）。
@Damon - 非常有趣。处理起来似乎真的很痛苦！