在Pentium以上的CPU中，提供了一條機(jī)器指令RDTSC（Read Time Stamp Counter）來(lái)讀取這個(gè)時(shí)間戳的數(shù)字，并將其保存在EDX:EAX寄存器對(duì)中。由于EDX:EAX寄存器對(duì)恰好是Win32平臺(tái)下C++語(yǔ)言保存函數(shù)返回值的寄存器，所以我們可以把這條指令看成是一個(gè)普通的函數(shù)調(diào)用。vc2003像這樣：
inline unsigned __int64 GetTimeStampCount()
{
__asm RDTSC
}
對(duì)于vc6或者其他編譯器可能不行，因?yàn)镽DTSC不被C++的內(nèi)嵌匯編器直接支持，所以我們要用_emit偽指令直接嵌入該指令的機(jī)器碼形式0X0F、0X31，如下：
inline unsigned __int64 GetTimeStampCount()
{
__asm _emit 0x0F
__asm _emit 0x31
}

對(duì)關(guān)注性能的程序開發(fā)人員而言，一個(gè)好的計(jì)時(shí)部件既是益友，也是良師。計(jì)時(shí)器既可以作為程序組件幫助程序員精確的控制程序進(jìn)程，又是一件有力的調(diào)試武器，在有經(jīng)驗(yàn)的程序員手里可以盡快的確定程序的性能瓶頸，或者對(duì)不同的算法作出有說(shuō)服力的性能比較。   
    
  　　在Windows平臺(tái)下，常用的計(jì)時(shí)器有兩種，一種是timeGetTime多媒體計(jì)時(shí)器，它可以提供毫秒級(jí)的計(jì)時(shí)。但這個(gè)精度對(duì)很多應(yīng)用場(chǎng)合而言還是太粗糙了。另一種是QueryPerformanceCount計(jì)數(shù)器，隨系統(tǒng)的不同可以提供微秒級(jí)的計(jì)數(shù)。對(duì)于實(shí)時(shí)圖形處理、多媒體數(shù)據(jù)流處理、或者實(shí)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)造的程序員，善用QueryPerformanceCount/QueryPerformanceFrequency是一項(xiàng)基本功。   
    
  　　本文要介紹的，是另一種直接利用Pentium   CPU內(nèi)部時(shí)間戳進(jìn)行計(jì)時(shí)的高精度計(jì)時(shí)手段。以下討論主要得益于《Windows圖形編程》一書，第   15頁(yè)－17頁(yè)，有興趣的讀者可以直接參考該書。關(guān)于RDTSC指令的詳細(xì)討論，可以參考Intel產(chǎn)品手冊(cè)。本文僅僅作拋磚之用。   
  　　在   Intel   Pentium以上級(jí)別的CPU中，有一個(gè)稱為“時(shí)間戳（Time   Stamp）”的部件，它以64位無(wú)符號(hào)整型數(shù)的格式，記錄了自CPU上電以來(lái)所經(jīng)過(guò)的時(shí)鐘周期數(shù)。由于目前的CPU主頻都非常高，因此這個(gè)部件可以達(dá)到納秒級(jí)的計(jì)時(shí)精度。這個(gè)精確性是上述兩種方法所無(wú)法比擬的。   
    
  　　在Pentium以上的CPU中，提供了一條機(jī)器指令RDTSC（Read   Time   Stamp   Counter）來(lái)讀取這個(gè)時(shí)間戳的數(shù)字，并將其保存在EDX:EAX寄存器對(duì)中。由于EDX:EAX寄存器對(duì)恰好是Win32平臺(tái)下C++語(yǔ)言保存函數(shù)返回值的寄存器，所以我們可以把這條指令看成是一個(gè)普通的函數(shù)調(diào)用。像這樣：   
    
  inline   unsigned   __int64   GetCycleCount()   
  {   
    __asm   RDTSC   
  }   
    
  但是不行，因?yàn)镽DTSC不被C++的內(nèi)嵌匯編器直接支持，所以我們要用_emit偽指令直接嵌入該指令的機(jī)器碼形式0X0F、0X31，如下：   
    
  inline   unsigned   __int64   GetCycleCount()   
  {   
    __asm   _emit   0x0F   
    __asm   _emit   0x31   
  }   
    
  以后在需要計(jì)數(shù)器的場(chǎng)合，可以像使用普通的Win32   API一樣，調(diào)用兩次GetCycleCount函數(shù)，比較兩個(gè)返回值的差，像這樣：   
    
  unsigned   long   t;   
  t   =   (unsigned   long)GetCycleCount();   
  //Do   Something   time-intensive   ...   
  t   -=   (unsigned   long)GetCycleCount();   
    
  　　《Windows圖形編程》第15頁(yè)編寫了一個(gè)類，把這個(gè)計(jì)數(shù)器封裝起來(lái)。有興趣的讀者可以去參考那個(gè)類的代碼。作者為了更精確的定時(shí)，做了一點(diǎn)小小的改進(jìn)，把執(zhí)行RDTSC指令的時(shí)間，通過(guò)連續(xù)兩次調(diào)用GetCycleCount函數(shù)計(jì)算出來(lái)并保存了起來(lái)，以后每次計(jì)時(shí)結(jié)束后，都從實(shí)際得到的計(jì)數(shù)中減掉這一小段時(shí)間，以得到更準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)數(shù)字。但我個(gè)人覺(jué)得這一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)意義不大。在我的機(jī)器上實(shí)測(cè)，這條指令大概花掉了幾十到100多個(gè)周期，在   Celeron   800MHz的機(jī)器上，這不過(guò)是十分之一微秒的時(shí)間。對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這點(diǎn)時(shí)間完全可以忽略不計(jì)；而對(duì)那些確實(shí)要精確到納秒數(shù)量級(jí)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這個(gè)補(bǔ)償也過(guò)于粗糙了。   
    
  這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是：   
    
  1.高精度。可以直接達(dá)到納秒級(jí)的計(jì)時(shí)精度（在1GHz的CPU上每個(gè)時(shí)鐘周期就是一納秒），這是其他計(jì)時(shí)方法所難以企及的。   
    
  2.   成本低。timeGetTime   函數(shù)需要鏈接多媒體庫(kù)winmm.lib，QueryPerformance*   函數(shù)根據(jù)MSDN的說(shuō)明，需要硬件的支持（雖然我還沒(méi)有見過(guò)不支持的機(jī)器）和KERNEL庫(kù)的支持，所以二者都只能在Windows平臺(tái)下使用（關(guān)于DOS平臺(tái)下的高精度計(jì)時(shí)問(wèn)題，可以參考《圖形程序開發(fā)人員指南》，里面有關(guān)于控制定時(shí)器8253的詳細(xì)說(shuō)明）。但RDTSC指令是一條CPU指令，凡是i386平臺(tái)下Pentium以上的機(jī)器均支持，甚至沒(méi)有平臺(tái)的限制（我相信i386版本UNIX和Linux下這個(gè)方法同樣適用，但沒(méi)有條件試驗(yàn)），而且函數(shù)調(diào)用的開銷是最小的。   
    
  3.   具有和CPU主頻直接對(duì)應(yīng)的速率關(guān)系。一個(gè)計(jì)數(shù)相當(dāng)于1/(CPU主頻Hz數(shù))秒，這樣只要知道了CPU的主頻，可以直接計(jì)算出時(shí)間。這和   QueryPerformanceCount不同，后者需要通過(guò)QueryPerformanceFrequency獲取當(dāng)前計(jì)數(shù)器每秒的計(jì)數(shù)次數(shù)才能換算成時(shí)間。   
    
  這個(gè)方法的缺點(diǎn)是：   
    
  1.現(xiàn)有的C/C++編譯器多數(shù)不直接支持使用RDTSC指令，需要用直接嵌入機(jī)器碼的方式編程，比較麻煩。   
    
  2.數(shù)據(jù)抖動(dòng)比較厲害。其實(shí)對(duì)任何計(jì)量手段而言，精度和穩(wěn)定性永遠(yuǎn)是一對(duì)矛盾。如果用低精度的timeGetTime來(lái)計(jì)時(shí)，基本上每次計(jì)時(shí)的結(jié)果都是相同的；而RDTSC指令每次結(jié)果都不一樣，經(jīng)常有幾百甚至上千的差距。這是這種方法高精度本身固有的矛盾。   
    
  關(guān)于這個(gè)方法計(jì)時(shí)的最大長(zhǎng)度，我們可以簡(jiǎn)單的用下列公式計(jì)算：   
    
  自CPU上電以來(lái)的秒數(shù)   =   RDTSC讀出的周期數(shù)   /   CPU主頻速率（Hz）   
    
  64位無(wú)符號(hào)整數(shù)所能表達(dá)的最大數(shù)字是1.8×10^19，在我的Celeron   800上可以計(jì)時(shí)大約700年（書中說(shuō)可以在200MHz的Pentium上計(jì)時(shí)117年，這個(gè)數(shù)字不知道是怎么得出來(lái)的，與我的計(jì)算有出入）。無(wú)論如何，我們大可不必關(guān)心溢出的問(wèn)題。   
    
  下面是幾個(gè)小例子，簡(jiǎn)要比較了三種計(jì)時(shí)方法的用法與精度   
    
  //Timer1.cpp   使用了RDTSC指令的Timer類//KTimer類的定義可以參見《Windows圖形編程》P15   
  //編譯行：CL   Timer1.cpp   /link   USER32.lib   
  #include   &ltstdio.h>   
  #include   "KTimer.h"   
  main()   
  {   
    unsigned   t;   
    KTimer   timer;   
    timer.Start();   
    Sleep(1000);   
    t   =   timer.Stop();   
    printf("Lasting   Time:   %d\n",t);   
  }   
    
  //Timer2.cpp   使用了timeGetTime函數(shù)   
  //需包含&ltmmsys.h>，但由于Windows頭文件錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系   
  //簡(jiǎn)單包含&ltwindows.h>比較偷懶：）   
  //編譯行：CL   timer2.cpp   /link   winmm.lib     
  #include   &ltwindows.h>   
  #include   &ltstdio.h>   
    
  main()   
  {   
    DWORD   t1,   t2;   
    t1   =   timeGetTime();   
    Sleep(1000);   
    t2   =   timeGetTime();   
    printf("Begin   Time:   %u\n",   t1);   
    printf("End   Time:   %u\n",   t2);   
    printf("Lasting   Time:   %u\n",(t2-t1));   
  }   
    
  //Timer3.cpp   使用了QueryPerformanceCounter函數(shù)   
  //編譯行：CL   timer3.cpp   /link   KERNEl32.lib   
  #include   &ltwindows.h>   
  #include   &ltstdio.h>   
    
  main()   
  {   
    LARGE_INTEGER   t1,   t2,   tc;   
    QueryPerformanceFrequency(&tc);   
    printf("Frequency:   %u\n",   tc.QuadPart);   
    QueryPerformanceCounter(&t1);   
    Sleep(1000);   
    QueryPerformanceCounter(&t2);   
    printf("Begin   Time:   %u\n",   t1.QuadPart);   
    printf("End   Time:   %u\n",   t2.QuadPart);   
    printf("Lasting   Time:   %u\n",(   t2.QuadPart-   t1.QuadPart));   
  }   
    
  ////////////////////////////////////////////////   
  //以上三個(gè)示例程序都是測(cè)試1秒鐘休眠所耗費(fèi)的時(shí)間   
  file://測(cè)/試環(huán)境：Celeron   800MHz   /   256M   SDRAM       
  //                     Windows   2000   Professional   SP2   
  //                     Microsoft   Visual   C++   6.0   SP5   
  ////////////////////////////////////////////////   
    
  以下是Timer1的運(yùn)行結(jié)果，使用的是高精度的RDTSC指令   
  Lasting   Time:   804586872   
    
  以下是Timer2的運(yùn)行結(jié)果，使用的是最粗糙的timeGetTime   API   
  Begin   Time:   20254254   
  End   Time:   20255255   
  Lasting   Time:   1001   
    
  以下是Timer3的運(yùn)行結(jié)果，使用的是QueryPerformanceCount   API   
  Frequency:   3579545   
  Begin   Time:   3804729124   
  End   Time:   3808298836   
  Lasting   Time:   3569712  

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