为什么.NET计时器的分辨率限制在15毫秒?

时间:2010-09-19 00:12:40

标签: .net timer

请注意,我正在询问使用类似System.Threading.Timer之类的东西,每隔15毫秒更频繁地调用一次回调函数。我不是在询问如何使用System.Diagnostics.Stopwatch甚至QueryPerformanceCounter之类的内容准确计算一段代码。

另外,我已经阅读了相关问题:

Accurate Windows timer? System.Timers.Timer() is limited to 15 msec

High resolution timer in .NET

这些都没有为我的问题提供有用的答案。

此外,推荐的MSDN文章Implement a Continuously Updating, High-Resolution Time Provider for Windows是关于计时而不是提供连续的滴答流。

随着说。 。

有很多关于.NET计时器对象的不良信息。例如,System.Timers.Timer被称为“针对服务器应用程序优化的高性能计时器”。并且System.Threading.Timer被某种方式视为二等公民。传统观点认为System.Threading.Timer是Windows Timer Queue Timers的包装,System.Timers.Timer完全是其他内容。

现实情况大不相同。 System.Timers.Timer只是System.Threading.Timer的一个瘦组件包装器(只需使用Reflector或ILDASM来查看System.Timers.Timer内部,你会看到对System.Threading.Timer的引用),并且有一些代码这将提供自动线程同步,因此您不必这样做。

System.Threading.Timer,因为事实证明不是计时器队列计时器的包装器。至少不在2.0运行时,它是从.NET 2.0到.NET 3.5使用的。使用Shared Source CLI几分钟后,运行时会实现自己的定时器队列,类似于Timer Queue Timers,但实际上从不调用Win32函数。

.NET 4.0运行时似乎也实现了自己的计时器队列。我的测试程序(见下文)在.NET 4.0下提供与.NET 3.5相似的结果。我已经为Timer Queue Timers创建了自己的托管包装器并证明我可以获得1 ms的分辨率(具有相当好的准确性),所以我认为我不太可能错误地读取CLI源。

我有两个问题:

首先,是什么原因导致运行时定时器队列的实现变得如此之慢?我的分辨率不能超过15毫秒,精度似乎在-1到+30毫秒的范围内。也就是说,如果我要求24毫秒,我会在23到54毫秒之间的任何地方得到滴答声。我想我可以花更多时间使用CLI源来追踪答案,但我想这里有人可能知道。

其次,我意识到这很难回答,为什么不使用定时器队列定时器?我意识到.NET 1.x必须在没有这些API的Win9x上运行,但它们自Windows 2000以来就存在,如果我记得正确的话,它是.NET 2.0的最低要求。是因为CLI必须在非Windows机器上运行吗?

我的计时器测试程序:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace TimerTest
{
    class Program
    {
        const int TickFrequency = 5;
        const int TestDuration = 15000;   // 15 seconds

        static void Main(string[] args)
        {
            // Create a list to hold the tick times
            // The list is pre-allocated to prevent list resizing
            // from slowing down the test.
            List<double> tickTimes = new List<double>(2 * TestDuration / TickFrequency);

            // Start a stopwatch so we can keep track of how long this takes.
            Stopwatch Elapsed = Stopwatch.StartNew();

            // Create a timer that saves the elapsed time at each tick
            Timer ticker = new Timer((s) =>
                {
                    tickTimes.Add(Elapsed.ElapsedMilliseconds);
                }, null, 0, TickFrequency);

            // Wait for the test to complete
            Thread.Sleep(TestDuration);

            // Destroy the timer and stop the stopwatch
            ticker.Dispose();
            Elapsed.Stop();

            // Now let's analyze the results
            Console.WriteLine("{0:N0} ticks in {1:N0} milliseconds", tickTimes.Count, Elapsed.ElapsedMilliseconds);
            Console.WriteLine("Average tick frequency = {0:N2} ms", (double)Elapsed.ElapsedMilliseconds / tickTimes.Count);

            // Compute min and max deviation from requested frequency
            double minDiff = double.MaxValue;
            double maxDiff = double.MinValue;
            for (int i = 1; i < tickTimes.Count; ++i)
            {
                double diff = (tickTimes[i] - tickTimes[i - 1]) - TickFrequency;
                minDiff = Math.Min(diff, minDiff);
                maxDiff = Math.Max(diff, maxDiff);
            }

            Console.WriteLine("min diff = {0:N4} ms", minDiff);
            Console.WriteLine("max diff = {0:N4} ms", maxDiff);

            Console.WriteLine("Test complete.  Press Enter.");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

3 个答案:

答案 0 :(得分:28)

这里链接的文件或许可以解释一下。它有点干,所以我只是快速浏览它:)

引用介绍:

  

系统计时器分辨率确定   Windows执行两次的频率   主要行动:

     
      
  • 更新计时器标记   如果完整的刻度已经过去,则计算。
  •   
  • 检查是否有预定的计时器对象   已过期。
  •   
     

计时器刻度是经过的概念   Windows用于跟踪的时间   一天中的时间和线程量子时间。   默认情况下,时钟中断和   计时器刻度是相同的,但Windows   或者应用程序可以更改时钟   中断期。

     

默认计时器   Windows 7的分辨率为15.6   毫秒(ms)。一些应用   减少到1毫秒,这减少了   移动系统上的电池运行时间   多达25%。

最初来自:Timers, Timer Resolution, and Development of Efficient Code (docx).

答案 1 :(得分:14)

计时器分辨率由系统心跳给出。这通常默认为64次/秒,即15.625毫秒。但是,有一些方法可以修改这些系统范围的设置,以便在较新的平台上实现低至1毫秒甚至0.5毫秒的定时器分辨率:

<强> 1。通过多媒体计时器界面获得1 ms的分辨率:

多媒体定时器接口能够提供低至1 ms的分辨率。 有关timeBeginPeriod的详细信息,请参阅About Multimedia Timers(MSDN),Obtaining and Setting Timer Resolution(MSDN)和this答案。注意:完成后,请不要忘记调用timeEndPeriod切换回默认的计时器分辨率。

怎么做:

#define TARGET_RESOLUTION 1         // 1-millisecond target resolution

TIMECAPS tc;
UINT     wTimerRes;

if (timeGetDevCaps(&tc, sizeof(TIMECAPS)) != TIMERR_NOERROR) 
{
   // Error; application can't continue.
}

wTimerRes = min(max(tc.wPeriodMin, TARGET_RESOLUTION), tc.wPeriodMax);
timeBeginPeriod(wTimerRes); 

//       do your stuff here at approx. 1 ms timer resolution

timeEndPeriod(wTimerRes); 

注意:此过程也适用于其他过程,并且所获得的分辨率适用于整个系统。任何流程要求的最高解决方案都将处于活动状态,请注意后果。

<强> 2。分辨率为0.5毫秒:

可以通过隐藏的API NtSetTimerResolution()获得0.5 ms 分辨率。 NtSetTimerResolution由本机Windows NT库NTDLL.DLL导出。请参阅MSDN上的How to set timer resolution to 0.5ms ?。然而,真正可实现的解决方案由底层硬件决定。现代硬件支持0.5毫秒的分辨率。 更多细节可在Inside Windows NT High Resolution Timers中找到。支持的分辨率可以通过调用NtQueryTimerResolution()获得。

怎么做:

#define STATUS_SUCCESS 0
#define STATUS_TIMER_RESOLUTION_NOT_SET 0xC0000245

// after loading NtSetTimerResolution from ntdll.dll:

// The requested resolution in 100 ns units:
ULONG DesiredResolution = 5000;  
// Note: The supported resolutions can be obtained by a call to NtQueryTimerResolution()

ULONG CurrentResolution = 0;

// 1. Requesting a higher resolution
// Note: This call is similar to timeBeginPeriod.
// However, it to to specify the resolution in 100 ns units.
if (NtSetTimerResolution(DesiredResolution ,TRUE,&CurrentResolution) != STATUS_SUCCESS) {
    // The call has failed
}

printf("CurrentResolution [100 ns units]: %d\n",CurrentResolution);
// this will show 5000 on more modern platforms (0.5ms!)

//       do your stuff here at 0.5 ms timer resolution

// 2. Releasing the requested resolution
// Note: This call is similar to timeEndPeriod 
switch (NtSetTimerResolution(DesiredResolution ,FALSE,&CurrentResolution) {
    case STATUS_SUCCESS:
        printf("The current resolution has returned to %d [100 ns units]\n",CurrentResolution);
        break;
    case STATUS_TIMER_RESOLUTION_NOT_SET:
        printf("The requested resolution was not set\n");   
        // the resolution can only return to a previous value by means of FALSE 
        // when the current resolution was set by this application      
        break;
    default:
        // The call has failed

}

注意:NtSetTImerResolution的功能基本上使用bool值timeBeginPeriod映射到函数timeEndPeriod Set(请参阅Inside Windows NT High Resolution Timers有关该计划及其所有影响的更多详细信息)。但是,多媒体套件将粒度限制为毫秒,NtSetTimerResolution允许设置亚毫秒值。

答案 2 :(得分:0)

此处所有重播均与系统计时器解析有关。 但是 ,. net计时器尊重它。正如作者本人所指出的那样:

  

运行时实现自己的计时器队列,类似于   计时器队列计时器,但从未真正调用Win32函数。

Jan在comment中指出。

因此,以上答案是不错的信息,但与.net计时器没有直接关系,因此会误导人们:(

这两个作者问题的简短答案是设计。他们为什么决定采用这种方式?担心整个系统的性能?谁知道...
要避免重复,请查看有关两个问题的更多信息(以及实现精确定位的方法  Jan的相关topic中.net上的计时器)。