Warum zeigt std::chrono::high_resolution_clock unerwartete Abweichungen bei Zeitintervallmessungen an?

Auflösung von std::chrono::high_resolution_clock in C

Problem:

Wann Bei der Verwendung von std::chrono::high_resolution_clock zur Messung von Zeitintervallen zeigen die Ergebnisse durchgängig Abweichungen von der erwarteten Auflösung. Diese Abweichung deutet darauf hin, dass entweder die gemeldete Auflösung ungenau oder die Messmethode fehlerhaft ist.

Erklärung:

Die Auflösung von std::chrono::high_resolution_clock variiert je nach das Betriebssystem und die Hardwarekonfiguration. Es wird jedoch allgemein davon ausgegangen, dass sie im niedrigen Nanosekundenbereich liegt. Im bereitgestellten Testprogramm wird die Auflösung mit 100 Nanosekunden angegeben, die gemessenen Zeitintervalle liegen jedoch durchweg im Bereich von 1-2 Mikrosekunden.

Fehlerbehebung und Lösung:

Um diese Diskrepanz zu beheben, ist es wichtig, Folgendes zu berücksichtigen Faktoren:

1. Hardwareeinschränkungen: Die Auflösung von std::chrono::high_resolution_clock wird letztendlich durch die Fähigkeiten der Hardware begrenzt. Während das Betriebssystem möglicherweise einen Timer mit Mikrosekundengenauigkeit bereitstellt, kann nicht garantiert werden, dass er über die erforderliche Auflösung für genaue Messungen im Nanosekundenbereich verfügt.
2. Messmethode: Das Testprogramm misst die benötigte Zeit von std::cout. Dies umfasst jedoch nicht nur die Ausführungszeit der cout-Anweisung, sondern auch potenziellen Overhead durch die E/A-Verarbeitung und die Systemplanung. Dies kann zu erheblichen Verzögerungen führen und zu den beobachteten Abweichungen beitragen.
3. Uhrenimplementierung: Visual Studio 2012 implementiert std::chrono::high_resolution_clock als Typdefinition für std::chrono::system_clock. die typischerweise eine Auflösung im Millisekundenbereich hat. Dies könnte die konsistenten Abweichungen von den erwarteten hochauflösenden Messungen erklären.

Alternative Implementierung:

Wenn die standardmäßige High-Resolution_Clock-Implementierung nicht für die Anforderungen geeignet ist Präzision kann eine alternative Implementierung verwendet werden. Eine Option ist die HighResClock-Bibliothek, die QueryPerformanceCounter verwendet, um einen Timer mit Nanosekunden-Auflösung auf Windows-Plattformen bereitzustellen.

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