在现代 PC 中测量经过时间的最准确方法是什么？

Question

我知道我可以使用 IRQ0，它是系统定时器，但这是基于 14.31818MHz 时钟的，对吗？有什么可以提供更高的精度吗？

谢谢。

编辑：有谁知道 Windows 函数 QueryPerformanceCounter 使用什么？

Answer 1

“精度”和“准确度”的含义不同。 “地球的周长是40000.000000000公里”是精确的，但并不准确。对于时钟来说，情况有点复杂：

• 分辨率：滴答声之间的时间，或滴答声的周期。 （你可能会称其为“精度”，但我认为“分辨率”有更明显的含义。）
• 偏斜：标称时钟频率和实际时钟频率之间的相对差异（ish）
• 漂移：偏斜的变化率（由于老化、温度、 ...）。
• 抖动：滴答计时的随机变化。
• 延迟：获取时间戳需要多长时间。

即使“系统计时器”（PIT 根据维基百科）运行在 1.something MHz，您通常会在 100 到 1000 Hz 之间获得 IRQ0。 显然您也可以从端口 0x40 读取两次以获取当前计数器值，但我不确定这有什么样的延迟（然后你会得到下一次中断之前的计数，所以你需要做一些数学计算）。它也不适用于更现代的“tickless”内核。

还有一些其他高频定时器：

• 本地 APIC，它基于总线频率和 2 的幂分频器。我找不到任何关于如何阅读它的文档（大概是一个 I/O 端口？）。
• ACPI 电源管理计时器（Linux 中的 acpi_pm；我认为，以及 /UsePMTimer Windows 启动标志），根据 这个。 IIRC，读它有点贵。
• HPET，根据相同链路至少为 10 MHz（但可以更高）。它还应该具有比 ACPI PM 计时器更低的延迟。
• TSC（有警告）。几乎可以肯定的是最低的延迟，也可能是最高的频率。 （但显然每个“tick”它都会增加超过 1，因此每秒计数不一定与分辨率相同。）

Darwin（即 OS X） 似乎假设 TSC 频率不会改变，并进行调整从 TSC 未运行的睡眠状态唤醒时添加的基值（显然是 C4 或更大）。每个 CPU 有不同的基值，因为 TSC 不需要在 CPU 之间同步。您必须付出合理的努力才能获得合理的时间戳。

IIRC，Linux 只是选择一个时钟源（TSC，如果它是理智的，然后是 HPET，然后是 ACPI PM，我认为）。

IIRC，QueryPerformanceCounter() 使用 Windows 认为最好的任何内容。这在一定程度上也取决于 Windows 版本（据说 XP 不支持 HPET 中断，因此大概也不支持时间戳）。您可以调用 QueryPerformanceFrequency() 进行猜测（我得到 1995030000，这可能意味着它是 TSC）。

Answer 2

英特尔处理器通常通过 rdtsc 指令提供高精度计时器信息。

它的精度远高于 14 MHz1。需要注意的是，它在多核和速度步进处理器上可能会出现问题。

编辑：这个问题有更多细节关于这个话题。

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^{1. 实际频率取决于处理器 - 但通常是处理器频率。显然，在 Nehalem 处理器上，TSC 以前端总线频率 (133 MHz) 运行。}