如何在新的操作系统中实现计时？

Question

我必须在操作系统中实现sleep（）函数。 目前，这在前面提到的系统中并不存在。 问题是，我必须计算唤醒睡眠线程所用的时间。

我应该如何重温这个？我是否需要计算CPU Ticks还是有其他方法吗？ CPU Ticks不依赖于每个CPU的CPU频率不同吗？

我必须用C语言实现这个功能。

时间功能不存在

提前谢谢！

Answer 1

通常，这种功能由硬件定时器中断（及其相关驱动程序）提供，该中断管理“滴答计数”和“线程控制块”指针的增量队列（pTCB）。睡眠线程的pTCP存储在按间隔到期滴答计数排序的队列中。定时器中断会增加滴答计数，并再次检查队列头部项目的到期计数。

当线程请求休眠时，线程pTCB从准备好的线程集合中取出，计算到期计数并将pTCB插入到计时器队列中。当pTCB到达队列的末尾，并且它已到期时，它会被弹出并添加回准备好的线程组，以便它可以设置为运行。

Answer 2

这完全取决于您的平台/操作系统。它必须为您提供一些类似时间的信息，例如蜱。否则这是不可能的。

将刻度转换为秒当然需要其他信息。同样，这可以由您的平台提供。或者你必须通过其他方式找到它（手动，自己配置，......）。

Answer 3

在操作系统中最简单和最常见的方法是以静态频率设置计时器中断，然后在其上构建计时器框架，然后使用该计时器框架为您的休眠线程启动唤醒

一篇很好的论文，讨论了如何有效地进行各种数据结构here。我建议从我自己的经验方案7.它很容易实现和执行奇妙。

您可以找到具有良好API here的快速实施。但我有偏见，因为我写了它。

如果您不希望定时器中断具有静态频率，则实现具有良好性能的良好定时器设备变得更加困难。我做了一些实验，但我建议你从静态频率的简单定时器中断开始。一旦你开始做动态计时器，你需要准确理解你准备做出的权衡。

Answer 4

您可以使用time()：

time_t t = time();

while(time() < t + sleepDuration);

Answer 5

您可以使用CPU时间戳计数器（ TSC ）来获取计时器的计时值。参见"Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual"的第16.12.1节。

TSC是一个低级计数器，它可以提供与CPU速度无关的计数器值：

  

“较新处理器中的时间戳计数器可能支持增强，称为不变TSC。处理器对不变TSC的支持由CPUID.80000007H：EDX [8]指示。

     

在所有ACPI P-，C-和T-状态下，不变TSC将以恒定速率运行。这是向前发展的建筑行为。在具有不变TSC支持的处理器上，OS可以将TSC用于挂钟计时器服务（而不是ACPI或HPET计时器）。 TSC读取效率更高，不会产生与环转换或访问平台资源相关的开销。“

但是，为了实现sleep（）相似的功能，你应该考虑计时器 像HPET，ACPI等硬件。有关详细信息，请参阅"Intel 64® and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 3B: System Programming Guide, Part 2"和"IA-PC HPET (High Precision Event Timers) Specification"。