尽快检测变量变化

Question

首先，这与作业有关。只需一点提示就足够了。

我要做的是检测变量（信号）何时发生变化并在 1 微秒或更短时间内公布。目前我的进度：

int main(int argc, char **argv)
{
  int i;

  N = atoi(argv[1]);

  if (argc != 2) {
    printf("Usage: %s N\n"
           " where\n"
           " N    : number of signals to monitor\n"
       , argv[0]);

    return (1);
  }

  // set a timed signal to terminate the program
  signal(SIGALRM, exitfunc);
  alarm(20); // after 20 sec

  // Allocate signal, time-stamp arrays and thread handles
  signalArray = (int *) malloc(N*sizeof(int));
  timeStamp = (struct timeval *) malloc(N*sizeof(struct timeval));

  pthread_t sigGen;
  pthread_t *sigDet = (pthread_t*) malloc(N * sizeof(pthread_t));

  long *signalid = (long*) malloc(N * sizeof(long));

  for (i=0; i<N; i++) {
    signalArray[i] = 0;
  }

  for (i = 0; i < N; i++)
  {
      signalid[i] = (long) i;
      pthread_create (&sigDet[i], NULL, ChangeDetector, (void*) signalid[i]);
  }
  pthread_create (&sigGen, NULL, SensorSignalReader, NULL);

  // wait here until the signal
  for (i = 0; i < N; i++)
  {
        pthread_join (sigDet[i], NULL);
  }
  return 0;
} 

void *SensorSignalReader (void *arg)
{

  char buffer[30];
  struct timeval tv;
  time_t curtime;

  srand(time(NULL));

  while (1) {
    int t = rand() % 10 + 1; // wait up to 1 sec in 10ths
    usleep(t*100000);

    int r = rand() % N;
    signalArray[r] ^= 1;

    if (signalArray[r]) {
      gettimeofday(&tv, NULL);
      timeStamp[r] = tv;
      curtime = tv.tv_sec;
      strftime(buffer,30,"%d-%m-%Y  %T.",localtime(&curtime));
      printf("Changed %5d at Time %s%ld\n",r,buffer,tv.tv_usec);
    }
  }
}

void *ChangeDetector (void *arg)
{
  char buffer[30];
  struct timeval tv;
  time_t curtime;
  long n = (long) arg;

  while (1) {

    while (signalArray[n] == 0) {}

    pthread_mutex_lock(&mutex);
    gettimeofday(&tv, NULL);
    curtime = tv.tv_sec;
    strftime(buffer,30,"%d-%m-%Y  %T.",localtime(&curtime));
    printf("Detcted %5ld at Time %s%ld after %ld.%06ld sec\n", n, buffer,tv.tv_usec,
       tv.tv_sec - timeStamp[n].tv_sec,
       tv.tv_usec - timeStamp[n].tv_usec);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    while (signalArray[n] == 1) {}

  }
}

通过这个实现，我的程序可以在 <= 1 us 的时间内检测到最多 3 个信号。当超过 3 时，响应延迟可达几毫秒。那时候我怎么能检测到更多的信号呢？我想知道如何在 CPU 核心中分配线程任务？我读到通过代码管理在每个核心上执行的内容太痛苦了？我会通过这种努力获得一些东西吗？

Answer 1

您的 ChangeDetector() 依赖于标志上的忙等待。问题是你不能有比 CPUs 多的进程同时忙于等待 - 只有你的 ChangeDetector() 进程的一些子集实际上会在任何时候运行ning及时。

这意味着很多时候，您必须等待正确的 ChangeDetector 线程被调度回 CPU 才能运行并注意到标志已更改.

如果你想每个标志都有一个 ChangeDetector 线程，那么你将需要使用一种非忙等待方法，比如 pthread 条件变量（你可以有一个互斥锁/条件变量对旗帜）。不过，我不确定您是否能够通过这种方式获得亚微秒延迟。

如果您真的想坚持使用忙等待方法，您需要将 ChangeDetector 线程的数量限制在少于 CPU 的数量，方法是让每个负责在每个循环中检查多个数组位置的线程。

尽快检测变量变化

Detecting variable change as soon as possible

c

pthreads

mutex

thread-synchronization