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c++ - Windows 7 计时功能 - 如何正确使用 GetSystemTime Adjustment?

coder 2023-11-09 原文

我使用 GetSystemTimeAdjustment 进行了一些测试在 Windows 7 上运行,并得到了一些我无法解释的有趣结果。据我所知,如果系统时间是定期同步的,则此方法应该返回,如果是,则以哪个时间间隔和哪个增量更新( see GetSystemTimeAdjustment function on MSDN )。

从这里我遵循,如果我查询系统时间,例如使用 GetSystemTimeAsFileTime重复我应该要么没有变化(系统时钟尚未更新),要么变化是 GetSystemTimeAdjustment 检索到的增量的倍数. 问题一:这个假设正确吗?

现在考虑以下测试代码:

#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main()
{
    FILETIME fileStart;
    GetSystemTimeAsFileTime(&fileStart);
    ULARGE_INTEGER start;
    start.HighPart = fileStart.dwHighDateTime;
    start.LowPart = fileStart.dwLowDateTime;

    for (int i=20; i>0; --i)
    {
        FILETIME timeStamp1;
        ULARGE_INTEGER ts1;

        GetSystemTimeAsFileTime(&timeStamp1);

        ts1.HighPart = timeStamp1.dwHighDateTime;
        ts1.LowPart  = timeStamp1.dwLowDateTime;

        std::cout << "Timestamp: " << std::setprecision(20) << (double)(ts1.QuadPart - start.QuadPart) / 10000000 << std::endl;

    }

    DWORD dwTimeAdjustment = 0, dwTimeIncrement = 0, dwClockTick;
    BOOL fAdjustmentDisabled = TRUE;
    GetSystemTimeAdjustment(&dwTimeAdjustment, &dwTimeIncrement, &fAdjustmentDisabled);

    std::cout << "\nTime Adjustment disabled: " << fAdjustmentDisabled
        << "\nTime Adjustment: " << (double)dwTimeAdjustment/10000000
        << "\nTime Increment: " << (double)dwTimeIncrement/10000000 << std::endl;

}

它在循环中需要 20 个时间戳并将它们打印到控制台。最后,它打印更新系统时钟的增量。我希望循环中打印的时间戳之间的差异是此增量的 0 或倍数。但是,我得到这样的结果:
Timestamp: 0
Timestamp: 0.0025000000000000001
Timestamp: 0.0074999999999999997
Timestamp: 0.01
Timestamp: 0.012500000000000001
Timestamp: 0.014999999999999999
Timestamp: 0.017500000000000002
Timestamp: 0.022499999999999999
Timestamp: 0.025000000000000001
Timestamp: 0.0275
Timestamp: 0.029999999999999999
Timestamp: 0.032500000000000001
Timestamp: 0.035000000000000003
Timestamp: 0.040000000000000001
Timestamp: 0.042500000000000003
Timestamp: 0.044999999999999998
Timestamp: 0.050000000000000003
Timestamp: 0.052499999999999998
Timestamp: 0.055
Timestamp: 0.057500000000000002

Time Adjustment disabled: 0
Time Adjustment: 0.0156001
Time Increment: 0.0156001

所以看起来系统时间是使用大约 0.0025 秒而不是 0.0156 秒的间隔更新的,因为 GetSystemTimeAdjustment .

问题二:这是什么原因?

最佳答案

GetSystemTimeAsFileTime API 以文件时间格式提供对系统挂钟的访问。

64 位 FILETIME 结构以 100ns 为单位接收系统时间作为 FILETIME,该时间自 1601 年 1 月 1 日起已过期。对 GetSystemTimeAsFileTime 的调用通常需要 10 ns 到 15 ns。

为了调查此 API 提供的系统时间的真实准确性,需要讨论与时间值一起出现的粒度。换句话说:系统时间多久更新一次?第一个估计值由隐藏的 API 调用提供:

NTSTATUS NtQueryTimerResolution(OUT PULONG MinimumResolution, 
                                OUT PULONG MaximumResolution, 
                                OUT PULONG ActualResolution);
NtQueryTimerResolution由 native Windows NT 库 NTDLL.DLL 导出。本次调用上报的ActualResolution以100ns为单位表示系统时间的更新周期,不一定与中断周期匹配。该值取决于硬件平台。常见的硬件平台为 ActualResolution 报告 156,250 或 100,144;较旧的平台可能会报告更大的数字;较新的系统,尤其是在 HPET 时(高精度事件计时器)或 constant/invariant TSC支持,可能会为 ActualResolution 返回 156,001。

这是控制系统的心跳之一。 MinimumResolution 和 ActualResolution 与多媒体定时器配置相关。

可以使用 API 调用设置 ActualResolution
NTSTATUS NtSetTimerResolution(IN ULONG RequestedResolution,
                              IN BOOLEAN Set,
                              OUT PULONG ActualResolution);

或通过多媒体定时器接口(interface)
MMRESULT timeBeginPeriod(UINT uPeriod);

uPeriod 的值来自允许的范围
MMRESULT timeGetDevCaps(LPTIMECAPS ptc, UINT cbtc );

填充结构
typedef struct {
  UINT wPeriodMin;
  UINT wPeriodMax;
} TIMECAPS;

wPeriodMin 的典型值为 1 ms,wPeriodMax 的典型值为 1,000,000 ms。

在这里查看最小值/最大值时,存在一个不幸的误解:
  • wPeriodMin 定义了最短时间段,在此上下文中很清楚。
  • NtQueryTimerResolution 返回的最小分辨率|另一方面指定一个分辨率。可获得的最低分辨率(MinimumResolution)可达20ms左右,而可获得的最高分辨率(MaximumResolution)可达0.5ms。但是,0.5 毫秒的结果无法通过 timeBeginPeriod 访问。 .

  • 多媒体计时器接口(interface)处理周期,而 NtQueryTimerResolution() 处理分辨率(周期的倒数)。

    摘要: GetSystemTimeAdjustment不是要看的功能。此功能仅说明如何以及是否完成时间更改。取决于多媒体定时器界面的设置timeBeginPeriod ,时间的进展可能会更频繁地进行,并且可以分成更小的部分。使用 NtQueryTimerResolution接收实际时间增量。请注意,多媒体计时器 API 的设置确实会影响这些值。 (例如:当媒体播放器播放视频时,时间越来越短。)

    我诊断出 Windows 时间在很大程度上很重要。部分结果可以在here中找到.

    注:时间调整:0.0156001 使用 HPET 清楚地识别 Windows VISTA 或更高版本和/或 constant/invariant TSC在你的系统上。

    实现:如果您想捕捉时间过渡:
    FILETIME FileTime,LastFileTime;
    long long DueTime,LastTime;
    long FileTimeTransitionPeriod; 
    
    GetSystemTimeAsFileTime(&FileTime);
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
      LastFileTime.dwLowDateTime = FileTime.dwLowDateTime;
      while (FileTime.dwLowDateTime == LastFileTime.dwLowDateTime) GetSystemTimeAsFileTime(&FileTime); 
      // enough to just look at the low part to catch the transition
      CopyMemory(&DueTime,&FileTime,sizeof(FILETIME));
      CopyMemory(&LastTime,&LastFileTime,sizeof(FILETIME));
      FileTimeTransitionPeriod = (long)(DueTime-LastTime);
      fprintf(stdout,"transition period: % 7.4lf ms)\n",(double)(FileTimeTransitionPeriod)/10000);
    }   
    
    // WARNING: This code consumes 100% of the cpu for 20 file time increments.
    // At the standard file time increment of 15.625 ms this corresponds to 312.5ms!
    

    但是:当文件时间转换非常短时(例如由 timeBeginPeriod(wPeriodMin) 设置)任何输出,如 fprintfstd::cout可能会破坏结果,因为它会延迟循环。在这种情况下,我建议将 20 个结果存储在一个数据结构中,然后再进行输出。

    和:文件时间转换可能并不总是相同的。很可能是文件时间增量与更新周期不匹配。请参阅上面的链接以获取有关此行为的更多详细信息和示例。

    编辑:调用 timeBeginPeriod 时要小心,因为频繁调用会显着影响系统时钟 MSDN .此行为适用于 Windows 版本 7。

    调用 timeBeginPeriod/timeEndPeriodNtSetTimerResolution可能会改变系统时间与 ActualResolution 一样多。经常这样做会导致系统时间发生相当大的变化。但是,当在系统时间转换时或附近进行调用时,偏差要小得多。对于要求苛刻的应用程序(如 NTP 客户端),建议在调用上述函数之前轮询系统时间转换/增量。当系统时间进程中发生不需要的跳跃时,同步到 NTP 服务器是困难的。

    关于c++ - Windows 7 计时功能 - 如何正确使用 GetSystemTime Adjustment?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/7685762/

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