Как ввести точную небольшую задержку в задаче без перегрузки процессора?

Question

Я реализую алгоритм связи для отправки информации периодически и очень быстро, то есть 1 мс между пакетами. У меня есть функциональная версия, которая использует Tasks для отправки пакетов. Вот пример моего кода:

private void Work() 
{ 
    Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); 
    stopwatch.Start(); 

    while (!cancellationTokenSource.Token.IsCancellationRequested) 
    { 
     if (!Pack.PeriodicOn) 
      cancellationTokenSource.Cancel(); 

     // Time used to send the packs before the interval time 
     double tolerance = Pack.Interval * 0.2F; 

     // In case of interval bigger than 25ms send pasks only 5ms before 
     if (tolerance > 5) tolerance = 5; 

     TimeSpan timeSpan = stopwatch.Elapsed; 

     // The waiting time is controlled by the condition below, if the condition is false, the while loop continues execution   
     // Send the information a little bit before to interval time to deal with the transmision delay 
     if (Pack.LastSent.TotalMilliseconds == 0 || 
      timeSpan.TotalMilliseconds - Pack.LastSent.TotalMilliseconds >= 
      (Pack.Interval - tolerance)) 
     { 
      SendData(Pack); 
      Pack.LastSent = timeSpan; 
     } 
    } 

    Pack.LastSent = new TimeSpan(0); 
} 

Моя проблема основывается в том, что увеличивается использование процессора к нежелательному уровней. Я знаю, что я могу избежать этого, введя некоторую задержку, но, Thread.Sleep (1) очень неточен и реальный интервал передачи между пакетами увеличивается, если я использую wait.Delay (1), похоже, дает тот же эффект.

Есть ли у кого-нибудь альтернативный способ ввести, точно, задержать задачи?

Заранее благодарен!

Answer 1

Windows не работает в режиме реального времени, поэтому таймеры не гарантированно работают точно. Типичные системные часы имеют точность около 15 мс. Однако можно получить более точные события, чем стандарт System.Threading.Timer. В Windows API есть таймеры, предназначенные для мультимедийных сценариев, которые могут срабатывать с более точными интервалами. У меня есть обновление кода в репо GitHub я утверждаю, HighPrecisionTimer, которая использует, что API, чтобы включить на основе MultimediaTimer.Delay метод Задачу:

private static async Task RunEveryMillisecond(CancellationToken token) 
{ 
    Stopwatch s = Stopwatch.StartNew(); 
    TimeSpan prevValue = TimeSpan.Zero; 
    int i = 0; 
    while (true) 
    { 
     Console.WriteLine(s.ElapsedMilliseconds); 
     await MultimediaTimer.Delay(1, token); 
     if (Console.KeyAvailable) 
     { 
      return; 
     } 

     i++; 
    } 
} 

Обратите внимание, что это пожары примерно каждые 1,5 мс в моей системе, и он все еще может ударить CPU около 10% при запуске, поэтому это не является незначительным ударом по системным ресурсам. Стандартный метод таймера, включенный в проект, немного более точен и эффективен (меньше затрат на процессор, ~ 1%) для запуска методов на уровне 1 мс. Я предполагаю, что в методе задержки на основе задач больше затрат на распределение и сбор мусора.

Обратите внимание, что использование этого API может иметь побочные эффекты, такие как сокращение срока службы батареи. Однако это полезно для сценариев типа теста, где требуются более короткие тайминги.

Answer 2

Как ввести точную небольшую задержку [1мс] без перегрузки ЦП [в Windows]?

Вы не можете, извините. Системный планировщик на окнах только слегка настраивается (выбрав Adjust for best performance of Applications в диалоговом окне расширенных системных свойств для Windows Server или setting a registry value), но он не будет входить в субмиллисекундную территорию. Если это произойдет, производительность всей системы будет неприемлемой.

В зависимости от вашего оборудования, я думаю, что может быть можно уменьшить системное тактное разрешение до 0,5 мс; тем не менее, минимальный квант нити, который вы можете установить, равен 6, что потребует двух тактов, чтобы уменьшить до 0. Таким образом, вы все равно получите квант в 1 мс, который по крайней мере в два раза медленнее, чем вам нужно. И, конечно же, вы сократите время автономной работы на ~ 15% (из того, что я прочитал).

Дополнительную информацию см. Windows Internals.

Answer 3

вы можете начать много последовательных потоков сказать n (n = 10 или 20 и т. Д.) (N - количество потоков) после 1 мс задержки, и в каждой задаче вы можете подождать n миллисекунд.