浅析Linux中的时间编程和实现原理（一） Linux应用层的时间编程
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时间的测量 有时候我们要计算某段程序执行的时间，比如需要对算法进行时间分析。基本的实现思路为在被测试代码的开始和结束的地方获取当时时间，相减后得到相对值，即所需要的统计时间。为了实现高精度的时间测量，必须使用高精度的时间获取方式，一般有两种方法： 系统调用 gettimeofday 汇编指令 RDTSC。 gettimeofday 可以使用 gettimeofday() 函数进行时间测量，其精度在 us 级别，可以用来做一般的时间分析。 gettimeofday() 将时间保存在结构 tv 之中。gettimeofday() 的第二个参数代表时区，在 Linux 中已经废弃不用，只能用 NULL 传入。一个典型的例子程序如下： 清单 6，gettimeofday 例子程序
void function()
{
unsigned int i,j;
double y;
for(i=0;i<1000;i++)
for(j=0;j<1000;j++)
y=sin((double)i); //耗时操作
}
main()
{
struct timeval tpstart,tpend;
float timeuse;
gettimeofday(&tpstart,NULL); //记录开始时间戳
function();
gettimeofday(&tpend,NULL); //记录结束时间戳
timeuse = 1000000*(tpend.tv_sec-tpstart.tv_sec)+
tpend.tv_usec-tpstart.tv_usec; //计算差值
timeuse /= 1000000;
printf("Used Time:%fn",timeuse);
exit(0);
}
这个程序输出函数的执行时间，我们可以使用这个来进行系统性能的测试，或者是函数算法的效率分析。在我个人机器上的输出结果是：Used Time:0.556070 RDTSC gettimeofday() 是一个系统调用，在某些场合下频繁调用它是不合适的。比如性能要求很高的代码段内。因为 gettimeofday() 需要用户态/内核态切换，开销较大。Intel X86 处理器提供了 TSC 硬件，并且可以用非特权指令 rdtsc 来读取该硬件的时间值，这就避免了过度的内核用户态切换。 如何使用 RDTSC 参考下面的例子代码，采用 GCC 的汇编扩展，定义 rdtsc 的函数，它返回当前时间戳。 #define rdtsc(low,high) __asm__ __volatile__("rdtsc" : "=a" (low), "=d" (high)) 在 C 代码中使用 rdtsc 十分简单。比如： 清单 7，RDTSC 例子程序
unsigned long long get_cycles()
{
unsigned low, high;
unsigned long long val;
rdtsc(low,high);
val = high;
val = (val << 32) | low; //将 low 和 high 合成一个 64 位值
return val;
}
double get_cpu_mhz(void)
{
FILE* f;
char buf[256];
double mhz = 0.0;
f = fopen("/proc/cpuinfo","r"); //打开 proc/cpuinfo 文件
if (!f)
return 0.0;
while(fgets(buf, sizeof(buf), f)) {
double m;
int rc;
rc = sscanf(buf, "cpu MHz : %lf", &m); //读取 cpu MHz
if (mhz == 0.0) {
mhz = m;
break;
}
}
fclose(f);
return mhz; //返回 HZ 值
}
int main()
{
double mhz;
mhz = get_cpu_mhz();
cycles_t c1, c2;
for(;;)
{
c1 = get_cycles();
sleep(1);
c2 = get_cycles();
//c2 和 c1 的差值应该为 1000000us，即 1 秒
printf("1 sec = %g usecn", (c2 - c1) / mhz);
}
}
函数 get_cycles 将返回 64 位整数，代表当前时间，单位是 CPU 的 cycle 数。函数 get_cpu_mhz 获得当前 CPU 的工作频率。用两个 CPU cycle 的差值除以 CPU 频率，就是微妙。 但 RDTSC 只能在 IA 系列处理器上使用。而且由于处理器的乱序执行，RDTSC 有些情况下并不准确，在 SMP 下使用 RDTSC 也有一定的问题。但这些问题只有在需要极高时间精度的情况下才会出现，对于一般的时间测量要求，采用 RDTSC 是一个可以考虑的选择。 （编辑：温州站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
