sli*_*kin 0 c++ assembly asynchronous timer lock-free
我想使用异步函数调用。我选择了boost::deadline_timer。
对我来说，硬件计时器是一种特定的硬件（令人惊讶），它独立于 CPU 工作，仅用于监视时间。同时，如果我理解正确，它也可以用于设置超时并在达到超时时产生中断。（计时器）
其主要优点是异步执行。设置定时器的线程可以继续工作，回调函数将在设置定时器的同一线程中触发。
让我描述一下我在行动中看到的情况。
应用程序包含一个或多个工作线程。例如，他们处理输入项目并过滤它们。让我们考虑应用程序有 5 个线程，每个线程设置一个计时器（5 秒）。
应用程序正在运行。例如当前线程是thread-3.
计时器 ( thread-0) 已到期并生成（可能是错误的术语）中断。
线程上下文切换 ( thread-3-> thread-0);
回调函数执行；
计时器 ( thread-1) 已到期并产生中断。
...
等等
PS0。我知道这不仅仅是多线程应用程序的一种可能情况。
问题：
我是否正确描述了工作过程？
难道我理解正确的话，即使当前线程是thread-0它也导致上下文切换，因为线程必须停止执行当前的代码，并切换到执行从回调机能的研究码？
如果每个线程设置 100k 或 500k 计时器，它将如何影响性能？
硬件是否有计时器计数的限制？
更新计时器的超时时间有多昂贵？
硬件定时器的核心只是一个递增计数器和一组比较器（或一个递减计数器，它使用 MSb 的借位作为与 0 的隐式比较）。
把它想象成一个寄存器，它有一个专门的操作Increment（或Decrement），它在一个时钟的每个周期开始（最简单的计数器类型是Ripple-counter）。
每个周期计数器值也被馈送到比较器，之前加载了一个值，其输出将是 CPU 的输入（作为中断或专用引脚）。
在递减计数器的情况下，从 MSb 借位作为值翻转为零的信号。
这些定时器通常具有更多功能，例如能够在达到所需值后停止（单次）、重置（周期性）、交替输出状态低和高（方波发生器），以及其他奇特的功能。
一个包装上可以放多少个定时器是没有限制的，当然，虽然电路简单，但在金钱和空间方面还是有成本的。
大多数 MCU 有一个或两个定时器，当有两个时，想法是使用一个用于通用调度，另一个用于与 OS 调度正交的高优先级任务。
值得注意的是，除非有很多 CPU/MCU，否则拥有许多硬件定时器（供软件使用）是没有用的，因为使用软件定时器更容易。
在 x86 上，HPET 计时器实际上最多由 32 个计时器组成，每个计时器有 8 个比较器，从软件 POV 中可以看到总共 256 个计时器。
这个想法是将每个计时器分配给特定的应用程序。
操作系统中的应用程序不直接使用硬件定时器，因为可能有很多应用程序但只有一两个定时器。
所以操作系统所做的是共享计时器。
它通过对定时器进行编程以每 X 个时间单位生成一个中断并为此类事件注册一个 ISR（中断服务程序）来实现此目的。
当线程/任务/程序设置计时器时，操作系统使用绝对过期时间作为键将计时器信息（定期 vs 一次性、周期、剩余滴答和回调）附加到优先级队列（参见 Peter Cordes 评论）下面）或简单操作系统的列表。
每次调用 ISR 时，操作系统都会查看队列并查看顶部的元素是否已过期。
当软件定时器到期时会发生什么取决于操作系统。
一些嵌入式和小型操作系统可能会直接从 ISR 的上下文中调用计时器的回调。
如果操作系统没有真正的线程/任务（以及上下文切换）的概念，这通常是正确的。
其他操作系统可能会将计时器的回调附加到“即将调用”函数的列表中。
该列表将由专门的任务遍历和处理。如果启用了计时器任务，FreeRTOS 就是这样做的。
这种方法使 ISR 保持较短，并允许以较短的周期对硬件定时器进行编程（在许多体系结构中，在 ISR 中中断被忽略，无论是由 CPU 自动屏蔽中断还是由中断控制器）。
IIRC Windows 做了类似的事情，它在设置软件计时器刚刚过期的线程的上下文中发布 APC（异步过程调用）。当线程被调度时，APC 将（作为窗口消息的形式与否，取决于所使用的特定 API）调用回调。如果线程正在等待计时器，我认为它只是设置为就绪状态。在任何情况下，它都不会立即安排，但它可能会获得优先级提升。
凡在ISR将返回仍然是依赖于操作系统。
操作系统可能会继续执行被中断的线程/任务，直到它被调度出去。在这种情况下，您不会在第 3 步之后立即执行第 4 步，而是线程 3 将运行直到其量程到期。
另一方面，操作系统可能会向硬件发出 ISR 结束的信号，然后使用回调调度线程。
如果两个或更多计时器在同一滴答中到期，则此方法不起作用，因此更好的方法是执行重新调度，让调度选择最合适的线程。
调度还可以考虑在软件定时器的创建期间由线程给出的其他提示。
操作系统也可能只是切换上下文，执行回调并返回到继续查看队列的 ISR 上下文。
操作系统甚至可以根据计时器的时间段和其他提示进行任何操作。
因此它的工作方式与您想象的非常相似，只是在计时器到期时可能不会立即调用线程。
更新计时器并不昂贵。
虽然总的工作量并不多，但定时器 ISR 的目的是在一秒钟内多次调用。
事实上，我什至不确定操作系统是否允许您创建如此大量（500k）的计时器。
Windows 可以管理很多计时器（及其支持线程），但可能不是 500k。
拥有大量计时器的主要问题是，即使每个计时器只执行很少的工作，执行的总工作量也可能太多，无法跟上滴答的速度。
如果每 X 个单位（例如 1ms）的时间 100 个计时器到期，则您有 X/100 个时间单位（例如 10us）来执行每个回调，并且回调的代码可能太长而无法在该时间段内执行。
发生这种情况时，回调的调用频率将低于预期。
更多的 CPU/内核将允许一些回调并行执行并减轻压力。
一般来说，如果它们以不同的速率运行，您需要不同的计时器，否则，一个单一的计时器可以遍历充满工作/数据元素的数据结构。
如果您的任务受 IO 限制（文件、网络、输入等），则多线程可以提供并发性；如果您拥有多处理器系统，则多线程可以提供并行性。