add unitfork.pas to uses clause of test app so it's compilation gets checked
[lcore.git] / btime.pas
index 3d672c465d9276228a571e4a1fc86d8161edef44..4636a9be952cdd9dceeeacf2c4f15d9a46a72d99 100755 (executable)
--- a/btime.pas
+++ b/btime.pas
@@ -7,6 +7,7 @@ this unit returns unix timestamp with seconds and microseconds (as float)
 works on windows/delphi, and on freepascal on unix.\r
 }\r
 \r
 works on windows/delphi, and on freepascal on unix.\r
 }\r
 \r
+\r
 unit btime;\r
 \r
 interface\r
 unit btime;\r
 \r
 interface\r
@@ -14,13 +15,15 @@ interface
 type\r
   float=extended;\r
 \r
 type\r
   float=extended;\r
 \r
+const\r
+  colorburst=39375000/11;  {3579545.4545....}\r
+\r
 var\r
   timezone:integer;\r
   timezonestr:string;\r
   irctime,unixtime:integer;\r
   tickcount:integer;\r
   settimebias:integer;\r
 var\r
   timezone:integer;\r
   timezonestr:string;\r
   irctime,unixtime:integer;\r
   tickcount:integer;\r
   settimebias:integer;\r
-  qpcjump:float; {can be read out and reset for debug purpose}\r
   performancecountfreq:extended;\r
 \r
 function irctimefloat:float;\r
   performancecountfreq:extended;\r
 \r
 function irctimefloat:float;\r
@@ -39,13 +42,48 @@ procedure init;
 function timestring(i:integer):string;\r
 function timestrshort(i:integer):string;\r
 \r
 function timestring(i:integer):string;\r
 function timestrshort(i:integer):string;\r
 \r
+{$ifdef win32}\r
+function unixtimefloat_systemtime:float;\r
+{$endif}\r
+\r
 function oletounixfloat(t:float):float;\r
 function oletounix(t:tdatetime):integer;\r
 function unixtoole(i:integer):tdatetime;\r
 \r
 function oletounixfloat(t:float):float;\r
 function oletounix(t:tdatetime):integer;\r
 function unixtoole(i:integer):tdatetime;\r
 \r
+{$ifdef win32}\r
+function mmtimefloat:float;\r
+function qpctimefloat:float;\r
+{$endif}\r
+\r
+const\r
+  mmtime_driftavgsize=32;\r
+  mmtime_warmupnum=4;\r
+  mmtime_warmupcyclelength=15;\r
 var\r
 var\r
+  //this flag is to be set when btime has been running long enough to stabilise\r
+  warmup_finished:boolean;\r
+\r
   timefloatbias:float;\r
   timefloatbias:float;\r
+  ticks_freq:float=0;\r
+  ticks_freq2:float=0;\r
+  ticks_freq_known:boolean=false;\r
   lastunixtimefloat:float=0;\r
   lastunixtimefloat:float=0;\r
+  lastsynctime:float=0;\r
+  lastsyncbias:float=0;\r
+\r
+  mmtime_last:integer=0;\r
+  mmtime_wrapadd:float;\r
+  mmtime_lastsyncmm:float=0;\r
+  mmtime_lastsyncqpc:float=0;\r
+  mmtime_drift:float=1;\r
+  mmtime_lastresult:float;\r
+  mmtime_nextdriftcorrection:float;\r
+  mmtime_driftavg:array[0..mmtime_driftavgsize] of float;\r
+  mmtime_synchedqpc:boolean;\r
+\r
+  mmtime_prev_drift:float;\r
+  mmtime_prev_lastsyncmm:float;\r
+  mmtime_prev_lastsyncqpc:float;\r
 \r
 implementation\r
 \r
 \r
 implementation\r
 \r
@@ -58,10 +96,10 @@ uses
     {$ifdef VER1_0}\r
       linux,\r
     {$else}\r
     {$ifdef VER1_0}\r
       linux,\r
     {$else}\r
-      baseunix,unix,unixutil,{needed for 2.0.2}\r
+      baseunix,unix,unixutil, {needed for 2.0.2}\r
     {$endif}\r
   {$else}\r
     {$endif}\r
   {$else}\r
-    windows,\r
+    windows,unitsettc,mmsystem,\r
   {$endif}\r
   sysutils;\r
 \r
   {$endif}\r
   sysutils;\r
 \r
@@ -87,6 +125,23 @@ begin
   result := ((i)/86400)+daysdifference;\r
 end;\r
 \r
   result := ((i)/86400)+daysdifference;\r
 end;\r
 \r
+const\r
+  highdwordconst=65536.0 * 65536.0;\r
+\r
+function utrunc(f:float):integer;\r
+{converts float to integer, in 32 bits unsigned range}\r
+begin\r
+  if f >= (highdwordconst/2) then f := f - highdwordconst;\r
+  result := trunc(f);\r
+end;\r
+\r
+function uinttofloat(i:integer):float;\r
+{converts 32 bits unsigned integer to float}\r
+begin\r
+  result := i;\r
+  if result < 0 then result := result + highdwordconst;\r
+end;\r
+\r
 {$ifdef unix}\r
 {-----------------------------------------*nix/freepascal code to read time }\r
 \r
 {$ifdef unix}\r
 {-----------------------------------------*nix/freepascal code to read time }\r
 \r
@@ -114,6 +169,224 @@ end;
 {$else} {delphi 3}\r
 {------------------------------ windows/delphi code to read time}\r
 \r
 {$else} {delphi 3}\r
 {------------------------------ windows/delphi code to read time}\r
 \r
+{\r
+time float: gettickcount\r
+resolution: 9x: ~55 ms NT: 1/64th of a second\r
+guarantees: continuous without any jumps\r
+frequency base: same as system clock.\r
+epoch: system boot\r
+note: if called more than once per 49.7 days, 32 bits wrapping is compensated for and it keeps going on.\r
+note: i handle the timestamp as signed integer, but with the wrap compensation that works as well, and is faster\r
+}\r
+\r
+function mmtimefloat:float;\r
+const\r
+  wrapduration=highdwordconst * 0.001;\r
+var\r
+  i:integer;\r
+begin\r
+  i := gettickcount; {timegettime}\r
+  if i < mmtime_last then begin\r
+    mmtime_wrapadd := mmtime_wrapadd + wrapduration;\r
+  end;\r
+  mmtime_last := i;\r
+  result := mmtime_wrapadd + i * 0.001;\r
+\r
+  if (ticks_freq <> 0) and ticks_freq_known then result := int((result / ticks_freq)+0.5) * ticks_freq; //turn the float into an exact multiple of 1/64th sec to improve accuracy of things using this\r
+end;\r
+\r
+procedure measure_ticks_freq;\r
+var\r
+  f,g:float;\r
+  o:tosversioninfo;\r
+  isnt:boolean;\r
+  is9x:boolean;\r
+begin\r
+  if (performancecountfreq = 0) then qpctimefloat;\r
+  ticks_freq_known := false;\r
+  settc;\r
+  f := mmtimefloat;\r
+  repeat g := mmtimefloat until g > f;\r
+  unsettc;\r
+  f := g - f;\r
+  fillchar(o,sizeof(o),0);\r
+  o.dwOSVersionInfoSize := sizeof(o);\r
+  getversionex(o);\r
+  isnt := o.dwPlatformId = VER_PLATFORM_WIN32_NT;\r
+  is9x := o.dwPlatformId = VER_PLATFORM_WIN32_WINDOWS;\r
+\r
+  ticks_freq2 := f;\r
+  mmtime_synchedqpc := false;\r
+  {\r
+  NT 64 Hz\r
+  identify mode as: nt64\r
+  QPC rate: either 3579545 or TSC freq\r
+  QPC synched to gettickcount: no\r
+  duration between 2 ticks is constant: yes\r
+  gettickcount tick duration: 64 Hz\r
+  }\r
+  if (f >= 0.014) and (f <= 0.018) and isnt then begin\r
+    ticks_freq_known := true;\r
+    ticks_freq := 1/64;\r
+    mmtime_synchedqpc := false;\r
+  end;\r
+\r
+  {\r
+  NT 100 Hz\r
+  identify mode as: nt100\r
+  QPC rate: 1193182\r
+  QPC synched to gettickcount: yes\r
+  duration between 2 ticks is constant: no?\r
+  gettickcount tick duration: ~99.85 Hz\r
+  }\r
+  if (performancecountfreq = 1193182) and (f >= 0.008) and (f <= 0.012) and isnt then begin\r
+    ticks_freq_known := true;\r
+    ticks_freq2 := 11949 / (colorburst / 3);\r
+   //  ticks_freq2 := 11949 / 1193182;\r
+    ticks_freq := 0;\r
+    {the ticks freq should be very close to the real one but if it's not exact, it will cause drift and correction jumps}\r
+    mmtime_synchedqpc := true;\r
+  end;\r
+\r
+  {9x}\r
+  if (performancecountfreq = 1193182) and (g >= 0.050) and (g <= 0.060) then begin\r
+    ticks_freq_known := true;\r
+    ticks_freq := 65536 / (colorburst / 3);\r
+    mmtime_synchedqpc := true;\r
+  end;\r
+  ticks_freq_known := true;\r
+  if ticks_freq <> 0 then ticks_freq2 := ticks_freq;\r
+//  writeln(formatfloat('0.000000',ticks_freq));\r
+end;\r
+\r
+{\r
+time float: QueryPerformanceCounter\r
+resolution: <1us\r
+guarantees: can have forward jumps depending on hardware. can have forward and backwards jitter on dual core.\r
+frequency base: on NT, not the system clock, drifts compared to it.\r
+epoch: system boot\r
+}\r
+function qpctimefloat:extended;\r
+var\r
+  p:packed record\r
+    lowpart:longint;\r
+    highpart:longint\r
+  end;\r
+  p2:tlargeinteger absolute p;\r
+  e:extended;\r
+begin\r
+  if performancecountfreq = 0 then begin\r
+    QueryPerformancefrequency(p2);\r
+    e := p.lowpart;\r
+    if e < 0 then e := e + highdwordconst;\r
+    performancecountfreq := ((p.highpart*highdwordconst)+e);\r
+  end;\r
+  queryperformancecounter(p2);\r
+  e := p.lowpart;\r
+  if e < 0 then e := e + highdwordconst;\r
+\r
+  result := ((p.highpart*highdwordconst)+e)/performancecountfreq;\r
+end;\r
+\r
+{\r
+time float: QPC locked to gettickcount\r
+resolution: <1us\r
+guarantees: continuous without any jumps\r
+frequency base: same as system clock.\r
+epoch: system boot\r
+}\r
+\r
+function mmqpctimefloat:float;\r
+const\r
+  maxretries=5;\r
+  margin=0.002;\r
+var\r
+  jump:float;\r
+  mm,f,qpc,newdrift,f1,f2:float;\r
+  qpcjumped:boolean;\r
+  a,b,c:integer;\r
+  retrycount:integer;\r
+begin\r
+  if not ticks_freq_known then measure_ticks_freq;\r
+  retrycount := maxretries;\r
+\r
+  qpc := qpctimefloat;\r
+  mm := mmtimefloat;\r
+  f := (qpc - mmtime_lastsyncqpc) * mmtime_drift + mmtime_lastsyncmm;\r
+  //writeln('XXXX ',formatfloat('0.000000',qpc-mm));\r
+  qpcjumped := ((f-mm) > ticks_freq2+margin) or ((f-mm) < -margin);\r
+//  if qpcjumped then writeln('qpc jumped ',(f-mm));\r
+  if ((qpc > mmtime_nextdriftcorrection) and not mmtime_synchedqpc) or qpcjumped then begin\r
+\r
+    mmtime_nextdriftcorrection := qpc + 1;\r
+    repeat\r
+      mmtime_prev_drift := mmtime_drift;\r
+      mmtime_prev_lastsyncmm := mmtime_lastsyncmm;\r
+      mmtime_prev_lastsyncqpc := mmtime_lastsyncqpc;\r
+\r
+      mm := mmtimefloat;\r
+      dec(retrycount);\r
+      settc;\r
+      result := qpctimefloat;\r
+      f := mmtimefloat;\r
+      repeat\r
+        if f = mm then result := qpctimefloat;\r
+        f := mmtimefloat\r
+      until f > mm;\r
+      qpc := qpctimefloat;\r
+\r
+      unsettc;\r
+      if (qpc > result + 0.0001) then begin\r
+        continue;\r
+      end;\r
+      mm := f;\r
+\r
+      if (mmtime_lastsyncqpc <> 0) and not qpcjumped then begin\r
+        newdrift := (mm - mmtime_lastsyncmm) / (qpc - mmtime_lastsyncqpc);\r
+        mmtime_drift := newdrift;\r
+     {   writeln('raw drift: ',formatfloat('0.00000000',mmtime_drift));}\r
+        move(mmtime_driftavg[0],mmtime_driftavg[1],sizeof(mmtime_driftavg[0])*high(mmtime_driftavg));\r
+        mmtime_driftavg[0] := mmtime_drift;\r
+\r
+{        write('averaging drift ',formatfloat('0.00000000',mmtime_drift),' -> ');}\r
+{        mmtime_drift := 0;}\r
+        b := 0;\r
+        for a := 0 to high(mmtime_driftavg) do begin\r
+          if mmtime_driftavg[a] <> 0 then inc(b);\r
+{          mmtime_drift := mmtime_drift + mmtime_driftavg[a];}\r
+        end;\r
+{        mmtime_drift := mmtime_drift / b;}\r
+        if (b = 1) then a := 5 else if (b = 2) then a := 15 else if (b = 3) then a := 30 else if (b = 4) then a := 60 else if (b = 5) then a := 120 else if (b >= 5) then a := 120;\r
+        mmtime_nextdriftcorrection := qpc + a;\r
+        if (b >= 2) then warmup_finished := true;\r
+{        writeln(formatfloat('0.00000000',mmtime_drift));}\r
+       if mmtime_synchedqpc then mmtime_drift := 1;\r
+      end;\r
+\r
+      mmtime_lastsyncqpc := qpc;\r
+      mmtime_lastsyncmm := mm;\r
+  {   writeln(formatfloat('0.00000000',mmtime_drift));}\r
+      break;\r
+    until false;\r
+\r
+\r
+    qpc := qpctimefloat;\r
+\r
+    result := (qpc - mmtime_lastsyncqpc) * mmtime_drift + mmtime_lastsyncmm;\r
+    f := (qpc - mmtime_prev_lastsyncqpc) * mmtime_prev_drift + mmtime_prev_lastsyncmm;\r
+\r
+    jump := result-f;\r
+    {writeln('jump ',formatfloat('0.000000',jump),'   drift ',formatfloat('0.00000000',mmtime_drift),' duration ',formatfloat('0.000',(mmtime_lastsyncqpc-mmtime_prev_lastsyncqpc)),' ',formatfloat('0.00000000',jump/(mmtime_lastsyncqpc-mmtime_prev_lastsyncqpc)));}\r
+\r
+    f := result;\r
+  end;\r
+\r
+  result := f;\r
+\r
+  if (result < mmtime_lastresult) then result := mmtime_lastresult + 0.000001;\r
+  mmtime_lastresult := result;\r
+end;\r
+\r
 { free pascals tsystemtime is incomaptible with windows api calls\r
  so we declare it ourselves - plugwash\r
 }\r
 { free pascals tsystemtime is incomaptible with windows api calls\r
  so we declare it ourselves - plugwash\r
 }\r
@@ -160,84 +433,39 @@ begin
   Result := round(Date_utc) + Time_utc;\r
 end;\r
 \r
   Result := round(Date_utc) + Time_utc;\r
 end;\r
 \r
-const\r
-  highdwordconst=4294967296.0;\r
-\r
-function wintimefloat:extended;\r
-var\r
-  p:packed record\r
-    lowpart:longint;\r
-    highpart:longint\r
-  end;\r
-  p2:tlargeinteger absolute p;\r
-  e:extended;\r
-begin\r
-  if performancecountfreq = 0 then begin\r
-    QueryPerformancefrequency(p2);\r
-    e := p.lowpart;\r
-    if e < 0 then e := e + highdwordconst;\r
-    performancecountfreq := ((p.highpart*highdwordconst)+e);\r
-  end;\r
-  queryperformancecounter(p2);\r
-  e := p.lowpart;\r
-  if e < 0 then e := e + highdwordconst;\r
-  result := ((p.highpart*highdwordconst)+e)/performancecountfreq;\r
-end;\r
-\r
-var\r
-  classpriority,threadpriority:integer;\r
-\r
-procedure settc;\r
-var\r
-  hprocess,hthread:integer;\r
+function unixtimefloat_systemtime:float;\r
 begin\r
 begin\r
-  hProcess := GetCurrentProcess;\r
-  hThread := GetCurrentThread;\r
-\r
-  ClassPriority := GetPriorityClass(hProcess);\r
-  ThreadPriority := GetThreadPriority(hThread);\r
+  {result := oletounixfloat(now_utc);}\r
 \r
 \r
-  SetPriorityClass(hProcess, REALTIME_PRIORITY_CLASS);\r
-  SetThreadPriority(hThread, THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL);\r
+  {this method gives exactly the same result with extended precision, but is less sensitive to float rounding in theory}\r
+  result := oletounixfloat(int(date_utc+0.5))+time_utc*86400;\r
 end;\r
 \r
 end;\r
 \r
-procedure unsettc;\r
-var\r
-  hprocess,hthread:integer;\r
+function wintimefloat:extended;\r
 begin\r
 begin\r
-  hProcess := GetCurrentProcess;\r
-  hThread := GetCurrentThread;\r
-\r
-  SetPriorityClass(hProcess, ClassPriority);\r
-  SetThreadPriority(hThread,  ThreadPriority);\r
+  result := mmqpctimefloat;\r
 end;\r
 \r
 function unixtimefloat:float;\r
 end;\r
 \r
 function unixtimefloat:float;\r
+const\r
+  margin = 0.0012;\r
 var\r
   f,g,h:float;\r
 begin\r
 var\r
   f,g,h:float;\r
 begin\r
-  if timefloatbias = 0 then begin\r
+  result := wintimefloat+timefloatbias;\r
+  f := result-unixtimefloat_systemtime;\r
+  if ((f > ticks_freq2+margin) or (f < -margin)) or (timefloatbias = 0) then begin\r
+//    writeln('unixtimefloat init');\r
+    f := unixtimefloat_systemtime;\r
     settc;\r
     settc;\r
-    f := now_utc;\r
-    repeat g := now_utc; h := wintimefloat until g > f;\r
-    timefloatbias := oletounixfloat(g)-h;\r
+    repeat g := unixtimefloat_systemtime; h := wintimefloat until g > f;\r
     unsettc;\r
     unsettc;\r
-  end;\r
-  result := wintimefloat+timefloatbias;\r
-\r
-  {\r
-  workaround for QPC jumps\r
-  (approach 2: always check "hi res" QPC unixtime against the "guaranteed" systemtime one)\r
-  }\r
-  f := result-(oletounixfloat(now_utc));\r
-  if abs(f) > 0.02 then begin\r
-    f := timefloatbias;\r
-    timefloatbias := 0;\r
+    timefloatbias := g-h;\r
     result := unixtimefloat;\r
     result := unixtimefloat;\r
-    qpcjump := qpcjump + f - timefloatbias;\r
   end;\r
 \r
   end;\r
 \r
-  if (result <= lastunixtimefloat) then result := lastunixtimefloat + 0.0000001;\r
+  {for small changes backwards, guarantee no steps backwards}\r
+  if (result <= lastunixtimefloat) and (result > lastunixtimefloat-1.5) then result := lastunixtimefloat + 0.0000001;\r
   lastunixtimefloat := result;\r
 end;\r
 \r
   lastunixtimefloat := result;\r
 end;\r
 \r
@@ -352,11 +580,14 @@ end;
 \r
 procedure init;\r
 begin\r
 \r
 procedure init;\r
 begin\r
-  qpcjump := 0;\r
+  {$ifdef win32}timebeginperiod(1);{$endif} //ensure stable unchanging clock\r
+  fillchar(mmtime_driftavg,sizeof(mmtime_driftavg),0);\r
   settimebias := 0;\r
   gettimezone;\r
   unixtime := unixtimeint;\r
   irctime := irctimeint;\r
 end;\r
 \r
   settimebias := 0;\r
   gettimezone;\r
   unixtime := unixtimeint;\r
   irctime := irctimeint;\r
 end;\r
 \r
+initialization init;\r
+\r
 end.\r
 end.\r