1.2.8. Пример BitmapSpeed

1.2.8. Пример BitmapSpeed

Программа BitmapSpeed предназначена для сравнения скорости работы с растровыми изображениями в формате DDB и DIB через класс TBitmap. Тестируются три операции: рисование прямых линий, вывод растра на экран и работа со свойством ScanLine. Окно программы показано на рис 1.12.

Рис. 1.12. Окно программы BitmapSpeed после завершения теста

Одна отдельно взятая операция выполняется настолько быстро, что измерить время ее выполнения можно только с большой погрешностью. Чтобы уменьшить погрешность, нужно повторить операцию много раз и измерить общее время. Все три теста выполняются методом DoTest, показанном в листинге 1.40.

Листинг 1.40. Метод DoTest, выполняющий тесты скорости

procedure TForm1.DoTest(Cnt, XOfs, ColNum: Integer; PixelFormat: TPixelFormat);

{ Cnt — число повторов операции при тестах

 XOfs — X-координата области, в которой будет выполняться вывод изображения во втором тесте

 ColNum — номер колонки в GridResults, в которую будут выводиться результаты

 Pixel Format — формат изображения }

var

 Pict: TBitmap;

 I: Integer;

 P: Pointer;

 Freq, StartTime, EndTime: Int64;

begin

 // Узнаем частоту условного счетчика тактов

 QueryPerformanceFrequency(Freq);

 // Создаем изображение

 Pict:= TBitmap.Create;

 try

Pict.PixelFormat:= PixelFormat;

 Pict.Width:= PictSize;

 Pict.Height:= PictSize;

 Pict.Canvas.Pen.Width:= 0;

 // Вывод линий на картинку

// Выводится Cnt линий со случайными координатами

 QueryPerformanceCounter(StartTime);

 for I:= 1 to Cnt do

 begin

Pict.Canvas.Pen.Color:=

RGB(Random(256), Random(256), Random(256));

 Pict.Canvas.MoveTo(Random(PictSize), Random(PictSize));

 Pict.Canvas.LineTo(Random(PictSize), Random(PictSize));

 end;

QueryPerformanceCounter(EndTime);

 GridResults.Cells[ColNum, 1]:=

FloatToStrF((EndTime — StartTime) / Freq * 1000, ffFixed, 10, 2);

 // Вызываем Application.ProcessMessages, чтобы GridResults

 // перерисовался в соответствии с новым значением ячейки

 Application.ProcessMessages;

 // Второй тест — вывод рисунка на экран

 QueryPerformanceCounter(StartTime);

 // Повторяем вывод рисунка на экран Cnt раз

 // Чтобы пользователь мог видеть, когда вывод

 // заканчивается, каждый раз добавляем к координатам

 // случайную величину

 for I:= 1 to Cnt do

Canvas.Draw(XOfs + Random(50), 10 + Random(50), Pict);

 QueryPerformanceCounter(EndTime);

 GridResults.Cells[ColNum, 2]:=

FloatToStrF((EndTime — StartTime) / Freq + 1000, ffFixed, 10, 2);

 Application.ProcessMessages;

 // Третий тест — доступ к свойству ScanLine

 QueryPerformanceCounter(StartTime);

 // Обращаемся к случайной строке свойства ScanLine

 // Cnt раз

for I:= 1 to Cnt do

P:= Pict.ScanLine(Random(PictSize));

 QueryPerformanceCounter(EndTime);

 GridResults.Cells[ColNum, 3]:=

FloatToStrF((EndTime — StartTime) / Freq * 1000, ffFixed, 10, 2);

 Application.ProcessMessages;

 finally

Pict.Free;

 end;

end;

Для измерения скорости работы будем использовать счетчик производительности — это высокопроизводительный счетчик, поддерживаемый системой для измерения производительности. Текущее значение счетчика можно узнать с помощью функции QueryPerformanceCounter, число тактов счетчика в секунду — с помощью функции QueryPerformanceFrequency. Этот счетчик позволяет получить более точные результаты, чем традиционно применяющаяся для таких целей функция GetTickCount. Теоретически, счетчик производительности может не поддерживаться аппаратной частью (в этом случае функция QueryPerformanceFrequency вернет нулевую частоту), однако все современные компьютеры такой счетчик поддерживают, поэтому его можно применять без опасений.

В зависимости от параметра PixelFormat метод DoTest создает DDB- или DIB-изображение и тестирует скорость исполнения операций с ним. В первом тесте Cnt раз рисуется линия случайного цвета со случайными координатами — так проверяется скорость рисования на картинке. Разумеется, это весьма односторонний тест, т. к. при рисовании других примитивов будет, скорее всего, иное соотношение скоростей для DIB и DDB. Но общее представление о соотношении скоростей он все же дает.

Во втором тесте полученное изображение Cnt раз выводится на экран. Если бы оно выводилось всегда в одном и том же месте, пользователь не видел бы процесс вывода на экран, т. к. каждый следующий раз картинка рисовалась бы точно в том же месте, что и в предыдущий, и общее изображение не менялось бы. Чтобы этого не происходило, изображение выводится со случайным смещением относительно базовых координат, и пользователь может наблюдать за процессом. Кроме того, координаты определяются также параметром XOfs — это сделано для того, чтобы при тестировании DDB- и DIB-изображений рисунки выводились в разных частях окна и не накладывались друг на друга.

На некоторых компьютерах в этом тесте с DDB-изображением наблюдается интересный эффект: время, измеренное программой, заметно меньше, чем время, когда картинка меняется на экране (например, пользователь ясно видит, что тест выполняется в течение примерно трех секунд, в то время как программа дает значение около одной секунды). Это связано со способностью некоторых видеокарт буферизовать переданные им команды и выполнять их асинхронно, т. е. вызов функции завершается очень быстро, программа продолжает работать дальше, а видеокарта параллельно ей выполняет команду. Если вы столкнетесь с такой ситуацией, можете провести небольшой эксперимент: вставить вызов функции Beep сразу после окончания второго теста. Вы услышите звуковой сигнал раньше, чем изображение закончит меняться.

Третий тест самый простой: Cnt раз значение свойства ScanLine присваивается переменной P. Так как значение P потом нигде не используется, компилятор выдает соответствующую подсказку, но в данном случае ее можно игнорировать.

Таким образом, метод DoTest нужно вызвать два раза: для DDB-изображения и для DIB это делает обработчик нажатия кнопки BtnStart (листинг 1.41).

Листинг 1.41. Обработчик нажатия кнопки BtnStart

procedure TForm1.BtnStartClick(Sender: TObject);

var

 IterCnt, RandomStart: Integer;

begin

 IterCnt:= StrToInt(EditIter.Text);

 GridResults.Cells[1, 1]:= ';

 GridResults.Cells[1, 2]:= ';

 GridResults.Cells[1, 3]:= ';

 GridResults.Cells[2, 1]:= ';

 GridResults.Cells[2, 2]:= ';

 GridResults.Cells[2, 3]:= ';

 // Чтобы новый текст ячеек отобразился в GridResults,

 // нужно, чтобы было извлечено их очереди и обработано

 // сообщение WM_PAINT. Чтобы сделать это немедленно,

 // вызываем Application.ProcessMessages.

 Application.ProcessMessages;

 Random.Start:= Random(MaxInt);

 Screen.Cursor:= crHourGlass;

 // Точное измерение времени выполнения кода в Windows

 // невозможно, потому что это многозадачная система, и

 // часть измеренного времени может быть потрачена на

 // выполнение кода других процессов. Чтобы максимально

 // уменьшить погрешность измерения, нужно установить

 // наивысший приоритет процессу и его главной нити —

 // тогда вероятность переключения процессора на

 // выполнение другой задачи будет минимальным. Столь

 // высокий приоритет приводит к тому, что во время

 // выполнения теста система перестаёт реагировать на

 // перемещение мыши. Поэтому необходимо использовать блок

 // try/finally, чтобы даже при возникновении исключения

 // приоритет процесса и нити был снижен до нормального

 // уровня.

 SetThreadPriority(GetCurrentThread, THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL);

 SetPriorityClass(GetCurrentProcess, REALTIME_PRIORITY_CLASS);

 try

// В тестах активно используются псевдослучайные числа.

 // Чтобы сравнение было корректно, нужно, чтобы

 // последовательности чисел в экспериментах с DIB и DDB

 // были одинаковыми. Каждое следующее псевдослучайное

 // число генерируется на основе значения глобальной

 // переменной модуля System RandSeed. Значение RandSeed

 // при этом обновляется по определенному закону. Таким

 // образом, если установить определенное значение

 // RandSeed, то последовательность псевдослучайных чисел

 // будет строго детерминирована. Это свойство генератора

 // случайных чисел используется, чтобы в обоих

 // экспериментах были одинаковые последовательности.

 RandSeed:= RandomStart;

 DoTest(IterCnt, 200, 1, pfDevice);

 RandSeed:= RandomStart;

 DoTest(IterCnt, 450, 2, pf24bit);

 finally

Screen.Cursor:= crDefault;

 SetThreadPriority(GetCurrentThread, THREAD_PRIORITY_NORMAL);

 SetPriorityClass(GetCurrentProcess, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

 end;

end;

Все три теста используют случайные числа. Чтобы условия были одинаковыми, нужно обеспечить идентичность последовательностей случайных чисел при тестировании DDB- и DIB-изображений. К счастью, этою легко добиться, установив перед тестированием одинаковые значения переменной RandSeed модуля System, которая и определяет последующее случайное число. Начальное значение RandSeed также выбирается случайным образом, а т. к. в обработчике события OnCreate формы есть вызов Randomize, при каждом запуске будет сгенерирована новая последовательность случайных чисел. Это одна из причин того, что результаты тестов будут меняться от запуска к запуску.

Вторая причина заключается в том, что Windows — это система с вытесняющей многозадачностью, и ни одна программа не может даже на короткое время захватить процессор для монопольного использования. Пока выполняются тесты, Windows может время от времени переключаться на выполнение других операций, внося тем самым погрешность в результаты измерений времени выполнения тестов. Чтобы уменьшить эту погрешность до минимума, перед выполнением тестов мы назначаем своему процессу и его главной нити максимальный приоритет, чтобы минимизировать число ситуаций, когда система может отобрать квант времени у теста. Тем не менее полностью исключить такую возможность нельзя, поэтому результаты имеют некоторую степень условности.

Что касается самих результатов, то они, конечно, сильно зависят от конфигурации компьютера. По первым двум тестам время выполнения для DDB-растра может быть как в два-три раза меньше, чем для DIB, так и несколько превышать его. В третьем тесте DIB-растр, разумеется, существенно опережает по скорости DDB, хотя отношение и здесь зависит от компьютера. Также наблюдается некоторая зависимость от версии Delphi, под которой откомпилирован проект. Например, первый тест и для DIB, и для DDB выполняется несколько быстрее под Delphi 2007, чем под Delphi 5, а вот третий тест под Delphi 2007 выполняется несколько медленнее.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.