如何减少高分辨率（10微秒）精确计时器的CPU使用率？

Question

我正在使用qt5和c ++在Windows 10中为某些复杂的通信应用程序编写一个计时器。我想使用微秒分辨率的最大3％的CPU。

最初，我在此应用中使用了qTimer（qt5）。 CPU使用率低且开发人员友好的界面很好。但这不是我所需要的精确。它仅需要毫秒作为参数，但我需要微秒。在许多实际情况下，例如cpu上的重载，计时器的精度并不等于此分辨率。有时计时器会在1毫秒（有时是15毫秒）内触发。您可以在图片中看到此问题：

我搜索了几天的解决方案。但是最后我发现Windows是非实时操作系统（RTOS），并且没有提供高分辨率和精确的计时器。

我为此目的编写了自己的具有CPU轮询功能的高分辨率精确计时器。我开发了在单独线程中工作的单例类。它以10微秒的分辨率工作。

但是它消耗了CPU中的一个逻辑核心。相当于ryzen 2700的6.25％。

对于我的应用程序，此CPU使用率是不可接受的。 如何在不放弃高分辨率的情况下减少CPU使用率？

这是完成任务的代码：

void CsPreciseTimerThread::run()
{

while (true)
{
    QMutexLocker locker(&mMutex);
    for (int i=0;i<mTimerList.size();i++) 
    {
        CsPreciseTimerMiddleLayer* timer = mTimerList[i];
        int interval = timer->getInterval();
        if ( (timer->isActive() == true&&timer->remainingTime()<0))
        {
            timer->emitTimeout();
            timer->resetTime();
        }
    }



}
}

我试图降低计时器线程的优先级。我使用了以下行：

QThread::start(QThread::Priority::LowestPriority);

这：

QThread::start(QThread::Priority::IdlePriority);

此更改使计时器的精度降低，但CPU使用率并未降低。

之后，我尝试强制当前线程在循环中休眠几微秒。

QThread::usleep(15);

您可能会认为睡眠功能确实提高了准确性。有时计时器的睡眠时间比预期的要长，例如10毫秒或15毫秒。

Answer 1

我将直接引用Windows API，而不是Qt抽象。

我不认为您想降低线程优先级，我想提高线程优先级，并在轮询之间使用最少的睡眠时间来平衡延迟和CPU开销。

两个想法：

1. 在Windows Vista中，他们专门引入了Multimedia Class Scheduler Service，以便他们可以将Windows音频组件移出内核模式并以用户模式运行，而不会影响专业音频工具。这可能会对您有所帮助-并非精确地保证了“实时”，但这意味着低延迟操作。

2. 采用经典方式-在使用几毫秒的合理睡眠​​语句的同时，将您的进程和线程优先级提高到较高或较高。也就是说，将您的thread priority提高到THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL。然后在完成for循环之后执行一个很小的Sleep。该睡眠时间应在0..10毫秒之间。需要进行一些实验，但是到下一次预期的超时时间，我最多睡不到一半的时间，最多10毫秒。当您在计时器的N毫秒内时，您可能需要旋转而不是屈服。需要一些实验。您也可以尝试将Process priority提高到REALTIME_PRIORITY_CLASS。

要小心-处于这些较高优先级的几个失控的进程和线程没有进入睡眠状态，就会锁定系统。