如何正确使用 nanosleep() 以特定频率运行代码？答案

【问题标题】：How to correctly use nanosleep() to run code at specific frequency?如何正确使用 nanosleep() 以特定频率运行代码？
【发布时间】：2020-09-07 08:25:23
【问题描述】：

我正在为 6502 CPU 制作一个模拟器，我想控制它的运行频率。

没有任何延迟，我的最大平均频率约为 70-80 MHz。但是，当我尝试使用 nanosleep 来控制频率时，它只能在我达到 1 mS 延迟（1000000 nS）之前工作。如果我尝试将延迟设置得更低，例如 0.1 毫秒，它不会改变平均执行时间。对我来说奇怪的是，如果我将延迟设置为 0.1 毫秒，实际延迟结果为 ~.008 毫秒，并且对于 1-99999 纳秒范围内的任何值都不会改变。

我尝试在调试和发布模式下编译代码

我使用 nanosleep 是不是错了？这是我第一次使用 nanosleep，我之前只使用过 sleep 和 usleep，所以我有点困惑。有没有更好的方法来控制代码执行的频率？

【问题讨论】：

请贴出包含函数调用和变量声明的代码。
改用计时器。睡眠不是定期运行代码的方式
如果您需要对时间进行非常精细的控制，您需要检查自上次滴答以来经过的实际时间，而不是仅仅假设 (nano)sleep 是完全准确的。一旦您的进程可能被取消计划的时间超过您的滴答持续时间（除非您还使用卡米尔回答中的实时调度程序类），您还需要处理追赶错过的滴答。
我认为一次计算1024步或类似的东西然后睡觉会更聪明，否则睡觉的开销比你的实际工作要贵得多。
您应该计算（虚拟）CPU 周期，并具有可变延迟（可能是循环或其他机制），使周期与经过的时间一致，以获得准确的频率。有一个计时器，定期检查虚拟 CPU 周期的数量，如果 CPU 运行太快，则增加延迟，太慢，则减少延迟。或者，计算一个确切的周期数，看看已经过去了多少实际时间。

标签： c delay

【解决方案1】：

如何正确使用 nanosleep() 以特定频率运行代码？

我说不可能使用nanosleep 以特定频率运行代码（或者，有可能达到一定的精度，但有一些偏差？）。来自man nanosleep 强调我的，但整体是相关的：

nanosleep() 函数将导致当前线程暂停执行，直到指定的时间间隔通过 rqtp 参数已经过去或信号被传递到调用线程，其动作是调用信号捕获函数或终止进程。 暂停时间可能比请求的长，因为参数值是向上取整的到睡眠分辨率的整数倍或由于系统对其他活动的调度。但是，除了在被信号中断的情况下，暂停时间应不小于由 rqtp 指定的时间，由系统时钟 CLOCK_REALTIME。

有没有更好的方法来控制代码执行的频率？

使用计时器并尝试依靠内核来正确安排定期执行，而不是自己做。使用timer_create 在指定超时后请求中断并在超时后运行您的代码，您还可以考虑将您的进程设为实时进程。在伪代码中我想我会：

void timer_thread(union sigval s) {
    do_your_code();
}
int main() {
   timer_t t;
   timer_create(CLOCK_MONOTONIC, &(struct sigevent){
        .sigev_notify = SIGEV_THREAD,
        .sigev_notify_function = timer_thread
   }, &t);
   timer_settime(t, &(struct itimerspec){{.tv_sec = 1},{.tv_sec = 1}}, 0);
   while (1) {
      // just do nothing - code will be triggered in separate thread by timer
      pause();
   }
}

【讨论】：