c - CHIP8 in C - 遅延タイマーを正しく処理するには?

Question

TL;DR 60 Hz で一定のデクリメントを維持しながら (正確ではありませんが、ほぼ正確です)、同時書き込みと読み取りを可能にするタイマーを C でエミュレートする必要があります。これは、Linux CHIP8 エミュレーターの一部になります。共有メモリとセマフォでスレッドベースのアプローチを使用すると、精度の問題が発生するだけでなく、メインスレッドがタイマーを使用する方法に応じて競合状態が発生します。

そのようなタイマーを考案して実装する最良の方法はどれですか?

エミュレーションの世界に飛び込むために、モジュールごとに C で Linux CHIP8 インタープリターを作成しています。

実装が仕様で可能な限り正確であることを望みます。その点で、タイマーは私にとって最も難しいモジュールであることが証明されています。

遅延タイマーを例にとってみましょう。仕様では、これは「特別な」レジスタであり、最初は 0 に設定されています。値を設定してレジスタから取得する特定のオペコードがあります。

ゼロ以外の値がレジスタに入力されると、60 Hz の周波数で自動的にデクリメントを開始し、ゼロに達すると停止します。

その実装に関する私の考えは次のとおりです。

を使用して約 60 Hz の周波数で自動的に減分を行う補助スレッドの使用nanosleep()。fork()とりあえずスレ立てに使ってます。
mmap()タイマーレジスタを割り当て、その値を格納するための共有メモリの使用。このアプローチにより、補助スレッドとメインスレッドの両方がレジスタから読み書きできるようになります。
両方のスレッドのアクセスを同期するためのセマフォの使用。私はsem_open()それを作成し、共有リソースをロックおよびロック解除するためにそれぞれ使用sem_wait()します。sem_post()

次のコードスニペットは、概念を示しています。

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);
    }
}

このような実装で見られる潜在的な問題は、3 番目の点に依存しています。ゼロ以外の値に達した後にプログラムがたまたまタイマーレジスタを更新した場合、補助スレッドはメインスレッドがリソースのロックを解除するのを待機してはなりません。そうしないと、60 Hz の遅延が満たされません。これは、両方のスレッドがレジスタを自由に更新および/または読み取ることができることを意味し (補助スレッドの場合は一定の書き込み)、明らかに競合状態が発生します。

私が何をしているのか、何を達成しようとしているのかを説明したら、私の質問は次のとおりです。

許容可能な固定周波数を維持しながら、同時書き込みと読み取りを可能にするタイマーを考案してエミュレートする最良の方法はどれですか?

c - CHIP8 in C - 遅延タイマーを正しく処理するには?

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