C中的芯片8-如何正确处理延迟计时器？

TL；DR我需要在C语言中模拟一个计时器，它允许并发写入和读取，同时保持在60 Hz的恒定递减（不精确，但近似精确）。它将是Linux芯片8仿真器的一部分。使用共享内存和信号量的基于线程的方法会带来一些准确性问题，以及取决于主线程如何使用计时器的竞争条件

设计和实现这种计时器的最佳方法是什么

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我正在用C语言编写一个Linux芯片8解释器，一个模块一个模块地编写，以便深入仿真世界

我希望我的实现与规范尽可能准确。在这方面，计时器已经被证明是我最困难的模块

以延迟计时器为例。在规范中，它是一个“特殊”寄存器，初始设置为0。有一些特定的操作码将值设置为，并从寄存器中获取

如果在寄存器中输入一个不同于零的值，它将以60 Hz的频率自动开始递减，一旦达到零就停止

我对其实施的想法包括以下几点：

使用辅助线程，通过使用

nanosleep（）

，以接近60 Hz的频率自动递减。我暂时使用

fork（）

创建线程

通过

mmap（）

使用共享内存，以便分配计时器寄存器并将其值存储在其上。这种方法允许辅助线程和主线程读取和写入寄存器

使用信号量同步两个线程的访问。我使用

sem\u open（）

创建它，使用

sem\u wait（）

和

sem\u post（）

分别锁定和解锁共享资源

以下代码片段说明了该概念：

void *p = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED, -1, 0);
/* Error checking here */

sem_t *mutex = sem_open("timersem", O_CREAT, O_RDWR, 1);
/* Error checking and unlinking */

int *val = (int *) p;
*val = 120; // 2-second delay

pid_t pid = fork();

if (pid == 0) {
    // Child process
    while (*val > 0) { // Possible race condition
        sem_wait(mutex); // Possible loss of frequency depending on main thread code
        --(*val); // Safe access
        sem_post(mutex);
        /* Here it goes the nanosleep() */
    }
} else if (pid > 0) {
    // Parent process
    if (*val == 10) { // Possible race condition
        sem_wait(mutex);
        *val = 50; // Safe access
        sem_post(mutex);
    }
}

我认为这种实现的一个潜在问题依赖于第三点。如果一个程序在达到一个不同于零的值后碰巧更新了计时器寄存器，那么辅助线程不能等待主线程解锁资源，否则60 Hz延迟将无法实现。这意味着两个线程都可以自由地更新和/或读取寄存器（在辅助线程的情况下是常量写入），这显然会引入争用条件

一旦我解释了我正在做什么以及我试图实现什么，我的问题是：

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设计和模拟允许并发写入和读取的计时器，同时保持可接受的固定频率，哪种方法是最好的方法？

不要为此使用线程和同步原语（信号量、共享内存等）。事实上，我甚至想说：除非您明确需要多处理器并发性，否则不要将线程用于任何事情。同步很难正确进行，而且在出现错误时更难进行调试

相反，找出一种在单个线程中实现这一点的方法。我推荐两种方法中的一种：

跟踪最后一个值写入计时器寄存器的时间。当从寄存器中读取时，计算它被写入的时间，并从结果中减去适当的值

跟踪总共执行了多少条指令，并每N条指令从计时器寄存器中减去1，其中N是一个大数字，因此N条指令约为1/60秒

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+我同意这一点。让它保持单线程或包含操作系统原语，如信号，可以设置为定期触发。可用于模拟硬件定时器或systick中断。@MortenJensen不是信号。信号甚至比线程更糟糕——它们被异步调用（中断任何活动的系统调用！），而且大多数操作在信号处理程序中执行都是不安全的。这非常聪明！我想我将实现方法1。谢谢你的回复！