[發(fā)明專利]Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下可調(diào)速高精度定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611155005.7
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106802689B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜承烈;王延釗;陳進(jìn)朝;蔣澤軍;彭寒
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F1/08
• 分類號: G06F1/08;G06F9/32;G06F9/54
• 代理公司: 44202 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 郭永麗

1.一種Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下可調(diào)速高精度定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

步驟一、用戶態(tài)接口提供：選用APIC定時(shí)器，提供一組用戶態(tài)接口；

步驟二、用戶態(tài)接口封裝：將調(diào)速功能和時(shí)間相關(guān)函數(shù)接口封裝為動(dòng)態(tài)鏈接庫，供Windows操作系統(tǒng)中的應(yīng)用程序使用；其中，調(diào)速功能包括：時(shí)間速率控制、定時(shí)器時(shí)間凍結(jié)和解凍功能，時(shí)間速率控制實(shí)現(xiàn)步驟包括：往地址0xFEE00380中寫入利用初始計(jì)數(shù)寄存器設(shè)定公式計(jì)算所得計(jì)數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)1倍速；往0xFEE00380中寫入0.1×計(jì)數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)10倍速，往0xFEE00380中寫入10×計(jì)數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)0.1倍速；定時(shí)器時(shí)間凍結(jié)實(shí)現(xiàn)步驟包括：保存地址0xFEE00380中數(shù)據(jù)并往地址0xFEE00380寫入0，設(shè)置初始計(jì)數(shù)寄存器為0；解凍功能實(shí)現(xiàn)步驟包括：往地址0xFEE00380寫入凍結(jié)時(shí)保存的數(shù)值；

步驟三、動(dòng)態(tài)鏈接庫加載：應(yīng)用程序加載所述動(dòng)態(tài)鏈接庫，實(shí)現(xiàn)所述用戶態(tài)接口的調(diào)用；

步驟四、新周期值傳入內(nèi)核：應(yīng)用程序通過調(diào)用所述動(dòng)態(tài)鏈接庫中的用戶態(tài)接口，將調(diào)整后的APIC定時(shí)器周期以DeviceIoControl的方式傳入內(nèi)核；

步驟五、APIC定時(shí)器周期更改：將所述步驟四調(diào)整后的APIC定時(shí)器周期賦值給初始計(jì)數(shù)寄存器，實(shí)現(xiàn)APIC定時(shí)器的周期調(diào)整，其中，初始計(jì)數(shù)寄存器進(jìn)行了設(shè)置，具體設(shè)置包括：初始計(jì)數(shù)寄存器設(shè)定公式：計(jì)數(shù)值＝APIC定時(shí)器周期×CPU外頻×?xí)r間單位/1000，往地址0xFEE00380寫入計(jì)數(shù)值，設(shè)置初始計(jì)數(shù)寄存器。

2.如權(quán)利要求1所述的Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下可調(diào)速高精度定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述步驟二中，時(shí)間相關(guān)函數(shù)實(shí)現(xiàn)授時(shí)功能和任務(wù)睡眠功能，授時(shí)功能實(shí)現(xiàn)步驟包括：通過CreateFile函數(shù)加載驅(qū)動(dòng)，通過DeviceIoControl函數(shù)或者共享內(nèi)存獲取調(diào)度器中的系統(tǒng)時(shí)間，返回獲取的系統(tǒng)時(shí)間；任務(wù)睡眠功能實(shí)現(xiàn)步驟包括：獲取當(dāng)前線程ThreadId作為后續(xù)掛起、喚醒操作的操作對象，計(jì)算任務(wù)釋放時(shí)間，將當(dāng)前任務(wù)線程控制塊TCB插入讓渡隊(duì)列Yield_List中，其中，任務(wù)釋放時(shí)間＝定時(shí)器系統(tǒng)時(shí)間+睡眠時(shí)間。

3.如權(quán)利要求1所述的Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下可調(diào)速高精度定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法，其中，APIC定時(shí)器進(jìn)行了相關(guān)設(shè)置，具體設(shè)置包括：Local APIC含有4個(gè)用于產(chǎn)生時(shí)鐘中斷的寄存器：分頻寄存器、初始計(jì)數(shù)寄存器、當(dāng)前計(jì)數(shù)寄存器與本地向量表寄存器，分頻寄存器用來表示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)和系統(tǒng)總線的倍數(shù)關(guān)系，將往地址0xFEE003E0寫入0xB，將分頻寄存器設(shè)置為1；APIC定時(shí)器的計(jì)數(shù)模式設(shè)置：通過本地向量表寄存器設(shè)置為單次模式或者周期模式，此處設(shè)置為周期模式，在周期模式下，當(dāng)前計(jì)數(shù)寄存器自動(dòng)從初始計(jì)數(shù)寄存器載入計(jì)數(shù)值，然后以總線頻率開始遞減，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，觸發(fā)本地向量表寄存器中存儲的中斷向量并根據(jù)中斷向量從中斷向量表中調(diào)用中斷處理函數(shù)，然后再次載入初始計(jì)數(shù)寄存器中數(shù)值，往地址0xFEE00320寫入0x300e2，使其指向?qū)?yīng)中斷處理函數(shù)并設(shè)置為周期模式。

4.如權(quán)利要求1所述的Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下可調(diào)速高精度定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法，其中，APIC定時(shí)器具有高精度特性，其高精度特性通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：設(shè)置APIC定時(shí)器：設(shè)置初始計(jì)數(shù)寄存器、分頻寄存器和本地向量表寄存器，使其能產(chǎn)生微秒級的時(shí)鐘信號供調(diào)度器使用；內(nèi)核態(tài)函數(shù)接口封裝：借助于系統(tǒng)服務(wù)描述符表，利用已知的Windows接口特征碼，搜索系統(tǒng)內(nèi)存指令，獲取調(diào)度器所需的函數(shù)地址，并根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)原型，利用內(nèi)聯(lián)匯編進(jìn)行調(diào)用，供調(diào)度器使用；實(shí)現(xiàn)調(diào)度器：利用上一步所封裝的內(nèi)核態(tài)函數(shù)接口，完成調(diào)度器的編寫，在調(diào)度器內(nèi)維護(hù)定時(shí)器時(shí)間和任務(wù)隊(duì)列。