Гарантируется, что gettimeofday () имеет микросекундное разрешение?

Может быть. Но у вас есть большие проблемы. gettimeofday()может привести к неправильной синхронизации, если в вашей системе есть процессы, которые изменяют таймер (например, ntpd). На «нормальном» Linux, однако, я считаю, что разрешение gettimeofday()составляет 10us. Следовательно, он может прыгать вперед и назад и время, в зависимости от процессов, запущенных в вашей системе. Это эффективно делает ответ на ваш вопрос нет.

Вы должны посмотреть на clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)временные интервалы. Он страдает от нескольких меньших проблем из-за таких вещей, как многоядерные системы и внешние настройки часов.

Кроме того, посмотрите на clock_getres()функцию.

Высокое разрешение и низкая нагрузка на процессоры Intel

Если вы используете аппаратное обеспечение Intel, вот как прочитать счетчик команд процессора в режиме реального времени. Он сообщит вам количество циклов ЦП, выполненных с момента загрузки процессора. Это, вероятно, самый точный счетчик, который вы можете получить для измерения производительности.

Обратите внимание, что это количество циклов ЦП. В Linux вы можете получить скорость процессора из / proc / cpuinfo и разделить, чтобы получить количество секунд. Преобразование этого в двойной довольно удобно.

Когда я запускаю это на своей коробке, я получаю

11867927879484732
11867927879692217
it took this long to call printf: 207485

Вот руководство Intel для разработчиков, которое дает массу деталей.

#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:

Должен признаться, большая часть вашего примера прошла прямо над моей головой. Он компилируется и, похоже, работает. Это безопасно для систем SMP или SpeedStep?

Это хороший вопрос ... Я думаю, что код в порядке. С практической точки зрения, мы используем его в своей компании каждый день, и мы работаем на довольно широком спектре коробок, все от 2-8 ядер. Конечно, YMMV и т. Д., Но, похоже, это надежный метод синхронизации с низкими издержками (потому что он не переключает контекст в системное пространство).

Вообще, как это работает:

• объявите блок кода ассемблером (и volatile, чтобы оптимизатор оставил его в покое).
• выполнить инструкцию CPUID. В дополнение к получению некоторой информации о процессоре (с которой мы ничего не делаем) он синхронизирует буфер выполнения ЦП, чтобы на время не влияло неупорядоченное выполнение.
• выполнить выполнение rdtsc (read timestamp). Это выбирает количество машинных циклов, выполненных с момента сброса процессора. Это 64-битное значение, поэтому при текущей скорости процессора оно будет изменяться каждые 194 года или около того. Интересно, что в оригинальном справочнике по Pentium они отмечают, что он появляется примерно каждые 5800 лет или около того.
• последняя пара строк хранит значения из регистров в переменных hi и lo и помещает их в 64-битное возвращаемое значение.

Конкретные примечания:

• неупорядоченное выполнение может привести к неверным результатам, поэтому мы выполняем инструкцию «cpuid», которая помимо предоставления вам некоторой информации о процессоре, также синхронизирует выполнение любых неупорядоченных команд.

• Большинство ОС синхронизируют счетчики на процессорах при запуске, поэтому ответ будет хорошим с точностью до пары нано-секунд.

• Комментарий к гибернации, вероятно, правдив, но на практике вам, вероятно, не безразлично время выхода за границы гибернации.

• относительно скорости: новые процессоры Intel компенсируют изменения скорости и возвращают скорректированное количество. Я быстро просмотрел некоторые блоки в нашей сети и обнаружил только один ящик, в котором его не было: Pentium 3, на котором работал какой-то старый сервер базы данных. (это Linux-боксы, поэтому я проверил: grep constant_tsc / proc / cpuinfo)

• Я не уверен насчет процессоров AMD, мы, прежде всего, магазин Intel, хотя я знаю, что некоторые наши гуру систем низкого уровня провели оценку AMD.

Надеюсь, что это удовлетворит ваше любопытство, это интересная и (ИМХО) мало изученная область программирования. Вы знаете, когда Джефф и Джоэл говорили о том, должен ли программист знать C? Я кричал им: «Эй, забудь, что такое высокоуровневое С… ассемблер - это то, что ты должен изучить, если хочешь знать, что делает компьютер!»

Вы можете быть заинтересованы в Linux FAQ дляclock_gettime(CLOCK_REALTIME)

Wine фактически использует gettimeofday () для реализации QueryPerformanceCounter (), и известно, что многие игры для Windows работают на Linux и Mac.

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

приводит к http://source.winehq.org/source/dlls/ntdll/time.c#L448

Таким образом, он явно говорит о микросекундах, но говорит о том, что разрешение системных часов не указано. Я полагаю, что разрешение в этом контексте означает, как наименьшее количество будет увеличено?

Структура данных определяется как имеющая микросекунды в качестве единицы измерения, но это не означает, что часы или операционная система действительно способны измерять это точно.

Как и предполагали другие, gettimeofday()это плохо, потому что установка времени может привести к перекосу часов и сбить ваши расчеты. clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)это то, что вы хотите, и clock_getres()скажет вам точность ваших часов.

Фактическое разрешение gettimeofday () зависит от аппаратной архитектуры. Процессоры Intel, а также машины SPARC предлагают таймеры высокого разрешения, которые измеряют микросекунды. Другие аппаратные архитектуры используют системный таймер, который обычно устанавливается на 100 Гц. В таких случаях разрешение по времени будет менее точным.

Я получил этот ответ из «Измерения времени с высоким разрешением и таймеров», часть I

В этом ответе упоминаются проблемы с настройкой часов. Ваши проблемы с гарантией единиц измерения и проблемы с настраиваемым временем решаются в C ++ 11 с помощью <chrono>библиотеки.

std::chrono::steady_clockГарантируется, что часы не будут настроены, и, кроме того, они будут двигаться с постоянной скоростью относительно реального времени, поэтому такие технологии, как SpeedStep, не должны влиять на него.

Вы можете получить безопасные единицы, преобразовав их в одну из std::chrono::durationспециализаций, например std::chrono::microseconds. С этим типом нет никакой двусмысленности относительно единиц, используемых значением тика. Однако имейте в виду, что часы не обязательно имеют это разрешение. Вы можете преобразовать длительность в аттосекунды, не имея точных часов.

Исходя из моего опыта и из того, что я прочитал через Интернет, ответ «Нет» не гарантируется. Это зависит от скорости процессора, операционной системы, разновидности Linux и т. Д.

Чтение RDTSC не является надежным в системах SMP, поскольку каждый ЦП поддерживает свой собственный счетчик, и каждый счетчик не гарантируется синхронизацией по отношению к другому ЦП.

Я мог бы предложить попробовать clock_gettime(CLOCK_REALTIME). В руководстве posix указано, что это должно быть реализовано на всех совместимых системах. Он может обеспечить подсчет наносекунд, но вы, вероятно, захотите проверить clock_getres(CLOCK_REALTIME)свою систему, чтобы увидеть, каково реальное разрешение.