Windows的系統(tǒng)時鐘間隔(ClockInterval)

系統(tǒng)時鐘間隔是個一般不被關(guān)心的系統(tǒng)標(biāo)量，它反映了系統(tǒng)產(chǎn)生時鐘中斷的頻率，間隔越小頻率越高，反之亦然。每當(dāng)時鐘中斷產(chǎn)生，系統(tǒng)相關(guān)的中斷函數(shù)將會處理這個中斷。時鐘中斷處理函數(shù)會更新系統(tǒng)時間，檢查內(nèi)核調(diào)試信息等。

1. 線程調(diào)度和時鐘間隔
系統(tǒng)時鐘間隔和另一個極重要的系統(tǒng)標(biāo)量關(guān)聯(lián)在一起，即系統(tǒng)的線程調(diào)度時間。按照Windows系統(tǒng)的設(shè)計，線程調(diào)度時間被分為普通程序和后臺服務(wù)兩種類型。前者時間長度是2個時鐘間隔，后者時間長度是6個時鐘間隔。一旦時鐘間隔被確定，線程調(diào)度時間也就基本確定了。

OS根據(jù)平臺的不同，定義固定的最小和最大時鐘間隔。對于X86平臺而言，最小時鐘間隔是0.5ms，最大值大概是15.6001ms。在內(nèi)部，時鐘間隔以100ns為單位進行表述，所以0.5ms被表示為5000個100ns單位，15.6ms被表示為156001個100ns單位。

使用ClockInterval工具可以查看/設(shè)置系統(tǒng)時鐘頻率（類似的工具是Sysinternal的ClockRes工具，可以查看當(dāng)前值）。

線程調(diào)度時間是一個重要的系統(tǒng)標(biāo)量，對不用功能的應(yīng)用而言，它的取值具有矛盾性。如果調(diào)度時間太小，系統(tǒng)就會頻繁切換線程（時間片用完）而導(dǎo)致性能降低。而如果調(diào)度時間太長，某些對于實時性要求強的任務(wù)又無法接受。

線程調(diào)度時間和時鐘間隔的另一個關(guān)系是，系統(tǒng)把時鐘間隔的1/3作為線程調(diào)度的基本時間片段，也就是說，如果一個線程在運行過程中放棄剩余的時間片，則它用掉的和放棄的，都是1/3時鐘間隔的倍數(shù)。系統(tǒng)默認(rèn)總是使用最大時鐘間隔為當(dāng)前使用的時鐘頻率，時鐘間隔越大，線程就越可能在一個時間片內(nèi)完成全部工作，剩下的時間片還可以還給系統(tǒng)重新調(diào)度。應(yīng)放棄剩余時間片而產(chǎn)生的損失，不會操作1/3時鐘間隔。

哪些任務(wù)是屬于實時性能強的呢？音視頻軟件、實時監(jiān)控軟件等。MediaPlayer是一個強實時要求的音頻軟件，筆者在本機（Win7 64）做實驗發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)運行MediaPlayer程序，它都會把系統(tǒng)時鐘頻率調(diào)低到10ms；而當(dāng)退出MediaPlayer，時鐘頻率又會恢復(fù)至原值。類似的軟件還有WinAMP和魯大師，讀者有空可以實測一下，這兩款軟件會把系統(tǒng)時間間隔設(shè)置成1ms。

如果讀者使用這些軟件在自己的機器上未測試出類似情況，可能是由于讀者所使用的軟件版本與筆者當(dāng)前所使用的不一致，筆者對此不做特殊保證。

2. 用戶程序
用戶程序控制系統(tǒng)時鐘間隔，所能使用的最簡單的辦法是調(diào)用Windows MMLib庫的接口函數(shù)timeBeginPeriod。與timeBeginPeriod相匹配，存在另一個接口函數(shù)timeEndPeriod。后來用來將修改后的時鐘間隔恢復(fù)到原始值。

3. 恢復(fù)時鐘間隔
前文說過應(yīng)成對地使用timeBeginPeriod和timeEndPeriod函數(shù)（除非直接退出程序）。忘記調(diào)用timeEndPeriod會產(chǎn)生這樣的后果：以后任何程序如果要重新調(diào)試系統(tǒng)時鐘間隔，只能調(diào)低，不能調(diào)高。

雖然筆者編寫的軟件ClockInterval其內(nèi)部并未使用timeBeginPeriod和timeEndPeriod函數(shù)，但上述規(guī)則卻同樣適用。可以用ClockInterval做下面的實驗：

開啟ClockInterval，假設(shè)你得到的結(jié)果和圖1相同，此時將當(dāng)前時鐘間隔設(shè)置成10ms，這一定是可以成功的。
開啟另一個ClockInterval實例，此時將看到當(dāng)前的時鐘間隔是10ms。嘗試將當(dāng)前時鐘間隔設(shè)置成最大值15.6ms，會發(fā)現(xiàn)設(shè)置失敗。

關(guān)閉第一個ClockInterval實例后，再次嘗試，使用第二步中的ClockInterval實例設(shè)置最大的時鐘間隔，成功！
一般來說，在打開ClockInterval程序后，界面上顯示的當(dāng)前時鐘間隔值是你所能重設(shè)的時鐘間隔的上限。點擊ClockInterval界面的test按鈕，會顯示關(guān)于此的更多信息