Работа с таймером в Windows
Оглавление
Введение
Теоретические сведения о таймерах Windows
Описание используемых WinAPI функций
Текст программы
Результат выполнения программы
Выводы
Введение
Большинство операционных систем написаны преимущественно на языке
ассемблера. Поэтому операционную систему Windows нагляднее изучать, используя именно этот язык.
В первую очередь необходимо ответить на следующий вопрос: зачем нужен
язык ассемблера? Самый простой и убедительный ответ на поставленный вопрос
такой - затем, что это язык процессора и, следовательно, он будет нужен до тех
пор, пока будут существовать процессоры. Более пространный ответ на данный
вопрос содержал бы в себе рассуждение о том, что ассемблер может понадобиться
для оптимизации кода программ, написания драйверов, трансляторов,
программирования некоторых внешних устройств и т.д. Программирование на
ассемблере дает ощущение власти над компьютером, а жажда власти - один из
сильнейших инстинктов человека.
Что касается операционной системы Windows, то здесь, как ни странно это
прозвучит для уха некоторых программистов, программировать на ассемблере
гораздо легче, чем в операционной системе MS DOS. Программировать на ассемблере
в Windows ничуть не сложнее чем на Си, и при этом получается компактный,
эффективный и быстрый код. Работая с языками высокого уровня, мы теряем
определенные алгоритмические навыки. И процесс заходит все дальше. Только ради
повышения своего профессионального уровня стоит заниматься программированием на
ассемблере.
Цель работы
Курсовая работа заключается в получении практических навыков по работе с
таймером в условиях WinAPI, самостоятельном изучении 32-битного
программирования на ассемблере под Windows и в конечном итоге написание программы, демонстрирующей
усвоение полученных знаний.
1 Теоретические сведения о таймерах Windows
Таймер в Windows является устройством ввода информации, которое
периодически извещает приложение о том, что истек заданный интервал времени.
Ваша программа задает Windows интервал, как бы говоря системе:"Подталкивай
меня каждые 10 секунд." Тогда Windows посылает вашей программе
периодические сообщения WM_TIMER, сигнализируя об истечении интервала времени.
Сначала таймер Windows может показаться менее важным устройством ввода,
чем клавиатура или мышь, и, конечно, это верно для многих приложений Windows.
Но таймер более полезен, чем вы можете подумать, и не только для программ,
которые индицируют время, таких как программа Windows clock, появляющаяся на
панели задач. Существуют также и другие применения таймера в Windows, некоторые
из которых, может быть, не столь очевидны.
При решении некоторых задач программа должна отслеживать текущее время
или выполнять какие-либо действия с определенной периодичностью. Например, эта
проблема возникает в приложениях, имитирующих аппаратуру, работающую в реальном
масштабе времени, в игровых или мультимедийных приложениях, а также при
проведении различных тестов. Кроме того, иногда требуется отладить критичные по
времени исполнения фрагменты кода, для чего нужен «хронометр» с высокой
разрешающей способностью.
Win32 API содержит как функции для измерения
текущего времени, так и функции для создания виртуальных таймеров - устройств,
извещающих приложение об истечении заданного интервала времени. Для успешного
применения этих программных средств необходимо учитывать разрешающую
способность и потенциальную точность измерения.
Важно понимать, что многозадачная операционная система Windows не является системой реального
времени, поэтому любой виртуальный таймер в Windows не может гарантировать какой бы то ни было фактической
точности отсчета временного интервала. Ведь в любой момент времени система
может прервать выполнение вашего приложения, чтобы дать возможность поработать
другому приложению(простой, вызванный прерыванием, чаще всего длится от 1 до 30
мс). Вероятность таких прерываний тем ниже, чем меньше рассматриваемый
временной интервал и чем меньше других программ работает одновременно с вашим
приложением. В то же время, как показывают эксперименты, мультимедийный таймер Windows обеспечивает вполне приемлемую фактическую
точность отсчета временных интервалов для многих задач.
Таймер является одним из мощных инструментов, предоставляемых
операционной системой и позволяющих решать самые разнообразные задачи.
1. Отслеживание времени: секундомер, часы и т.д. Нарушение
периодичности не имеет значения, так как по приходе сообщения время можно
отследить, вызвав функцию получения системного времени.
2. Таймер - один из способов осуществления многозадачности. Можно установить
сразу несколько таймеров на разные функции, в результате периодически будет
исполняться то одна, то другая функция. Более подробно о многозадачности будет
сказано в следующей главе.
. Периодический вывод на экран обновленной информации.
. Автосохранение - функция особенно полезная для редакторов.
. Задание темпа изменения каких-либо объектов на экране.
. Мультипликация - по приходе сообщения от таймера обновляется
графическое содержимое экрана или окна, так что возникает эффект
мультипликации.
Кроме того, таймеры часто применяются в коммуникационных протоколах.
Например, если клиент делает запрос серверу и тот не отвечает в течение
определенного времени, клиент считает, что сервер не доступен. Сегодня
клиентские машины взаимодействуют, как правило, со множеством серверов
одновременно. Если бы объект ядра «таймер» создавался для каждого запроса,
производительность системы снизилась бы весьмазаметно. В большинстве приложений
можно создавать единственный объект-таймер и по мере необходимости просто изменять
время его срабатывания.
Постоянное отслеживание параметров таймера и его перенастройка довольно
утомительны, из-за чего реализованы лишь в немногих приложениях
Любой, мало-мальски опытный Windows-программист непременно поинтересуется
различиями ожидаемых таймеров и таймеров User (настраиваемых через функцию
SetTimer). Так вот, главное отличие в том, что ожидаемые таймеры реализованы в
ядре, а значит, не столь тяжеловесны, как таймеры User. Кроме того, это
означает, что ожидаемые таймеры - объекты защищенные. Таймеры User генерируют
сообщения WM_TIMER, посылаемые тому потоку, который вызвал SetTimer (в случае
таймеров с обратной связью) или создал определенное окно (в случае оконных
таймеров). Таким образом, о срабатывании таймера User уведомляется только один
поток. А ожидаемый таймер позволяет ждать любому числу
потоков, и, если это таймер со сбросом вручную, при его освобождении
может пробуждаться сразу несколько потоков.Если в ответ на срабатывание таймера
Вы собираетесь выполнять какие-то операции, связанные с пользовательским
интерфейсом, то, по-видимому, будет легче
структурировать код под таймеры User, поскольку применение ожидаемых
таймеров требует от потоков ожидания не только сообщений, но и объектов ядра.
Наконец, в случае ожидаемых таймеров Вы с большей вероятностью будете получать
уведомления именно по истечении заданного интервала. Сообщения WM_TIMER всегда
имеют наименьший приоритет и принимаются, только когда в очереди потока нет
других сообщений. Но ожидаемый таймер обрабатывается так же, как и любой другой
объект ядра: если он сработал, ждущий поток немедленно пробуждается. У
сообщения таймера есть еще одна особенность. Если система посылает сообщение
приложению, а предыдущее сообщение еще стоит в очереди, то система объединяет
эти два сообщения. Таким образом, "вынужденный простой" не приводит к
приходу на приложение подряд нескольких сообщений таймера.
Таймер в Windows является относительно простым расширением таймерной
логики, встроенной в аппаратуру PC и ROM BIOS. ROM BIOS компьютера инициализирует
микросхему таймера так, чтобы она генерировала аппаратное прерывание. Это
прерывание иногда называют "тиком таймера". Эти прерывания
генерируются каждые 54.925 миллисекунды или примерно 18,2 раза в секунду.
Некоторые программы, написанные для MS-DOS, сами обрабатывают это аппаратное
прерывание для реализации часов и таймеров.
В программах, сделанных для Windows, так не делается. Windows сама
обрабатывает аппаратные прерывания и приложения их не получают. Для каждой
программы, где в данный момент установлен таймер, Windows обрабатывает
таймерное прерывание путем уменьшения на 1 значения счетчика, изначально
переданного вызовом функции SetTimer. Когда это значение становится равным 0,
Windows помещает сообщение WM_TIMER в очередь сообщений соответствующего
приложения и восстанавливает начальное значение счетчика.
Поскольку приложения Windows получают сообщения WM_TIMER из обычной
очереди сообщений, вам не нужно беспокоится о том, что ваша программа во время
работы будет "прервана" внезапным сообщением WM_TIMER. В этом смысле
таймер похож на клавиатуру и мышь: драйвер обрабатывает асинхронные аппаратные
прерывания, а Windows преобразует эти прерывания в регулярные,
структурированные, последовательные сообщения.
Таймер в Windows имеет ту же самую разрешающую способность 54.925
миллисекунды, что и встроенный таймер PC. Отсюда следуют два важных вывода:
. Приложение Windows при использовании простого таймера не сможет
получать сообщения WM_TIMER в темпе, превышающем 18,2 раза в секунду.
. Временной интервал, который вы задаете при вызове функции SetTimer
всегда округляется вниз до целого числа кратного частоте срабатываний таймера.
Например, интервал в 1000 миллисекунд, разделенный на 54.925 миллисекунды равен
18.207 срабатываниям таймера, которые округляются вниз до 18 срабатываний, что
фактически составляет интервал в 989, а не 1000 миллисекунд. Для интервалов,
меньших 55 миллисекунд, каждое срабатывание таймера генерирует одно сообщение
WM_TIMER.
Как уже упоминалось, программы под DOS, написанные для IBM PC и
совместимых компьютеров, могут использовать аппаратные срабатывания таймера,
перехватывая аппаратное прерывание. Когда происходит аппаратное прерывание,
выполнение текущей программы приостанавливается и управление передается
обработчику прерываний. Когда прерывание обработано, управление возвращается
прерванной программе.
Также как аппаратные прерывания клавиатуры и мыши, аппаратное прерывание
таймера иногда называется асинхронным прерыванием, поскольку оно происходит
случайно по отношению к прерываемой программе.
Хотя Windows тоже обрабатывает асинхронные таймерные прерывания,
сообщения WM_TIMER, которые Windows посылает приложению, не являются
асинхронными. Сообщения Windows ставятся в обычную очередь сообщений и
обрабатываются как все остальные сообщения. Поэтому, если вы задаете функции
SetTimer 1000 миллисекунд, то вашей программе не гарантируется получение
сообщения WM_TIMER каждую секунду или даже (как уже упоминалось выше) каждые
989 миллисекунд. Если ваше приложение занято больше, чем секунду, то оно вообще
не получит ни одного сообщения WM_TIMER в течение этого времени.
Вот те задачи, которые можно решить с помощью таймера.
1. Отслеживание времени: секундомер, часы и т.д. Нарушение
периодичности не имеет значения, так как по приходе сообщения время можно
отследить, вызвав функцию получения системного времени.
2. Таймер - один из способов осуществления многозадачности. Можно
установить сразу несколько таймеров на разные функции, в результате
периодически будет исполняться то одна, то другая функция. Более подробно о
многозадачности будет сказано в следующей главе.
. Периодический вывод на экран обновленной информации.
. Автосохранение - функция особенно полезная для редакторов.
. Задание темпа изменения каких-либо объектов на экране.
. Мультипликация - по приходе сообщения от таймера обновляется
графическое содержимое экрана или окна, так что возникает эффект
мультипликации.
Рассмотрим, как нужно обращаться с функцией SetTimer. Вот параметры этой
функции.
· 1-й параметр - дескриптор окна, с которым ассоциируется
таймер. Если этот параметр сделать равным NULL (0), то будет проигнорирован и
второй параметр.
· 2-й параметр - определяет идентификатор таймера.
· 3-й параметр - определяет интервал посылки сообщения WM_TIMER.
· 4-й параметр - определяет адрес функции, на которую будет
приходить сообщение WM_TIMER. Если параметр равен NULL, то сообщение будет
приходить на функцию окна.
Если функция выполнилась успешно, то возвращаемым значением будет
являться идентификатор таймера, который, естественно, будет совпадать со вторым
параметром, если первый параметр будет отличным от NULL. В случае неудачи
функция возвратит ноль.
Из сказанного следует, что функция может быть вызвана тремя способами:
1. Задан дескриптор окна, а четвертый параметр задается равным нулю.
2. Задан дескриптор окна, а четвертый параметр определяет функцию,
на которую будет приходить сообщение WM_TIMER.
. Дескриптор окна равен NULL, а четвертый параметр определяет
функцию, на которую будет приходить сообщение WM_TIMER. Идентификатор таймера в
этом случае будет определяться по возвращаемому функцией значению.
Функция, на которую приходит сообщение WM_TIMER, имеет следующие
параметры:
· 1-й параметр - дескриптор окна, с которым ассоциирован
таймер.
· 2-й параметр - сообщение WM_T1MER.
· 4-й параметр - время в миллисекундах, которое прошло с
момента запуска Windows.
Функция KillTimer удаляет созданный параметр и имеет следующие параметры:
· 1-й параметр - дескриптор окна.
· 2-й параметр - идентификатор таймера.
2 Описание используемых WinAPI функций
таймер windows
программирование
При написании программы использовались следующие функции WinAPI:
ReleaseDC
Функция
ReleaseDC
Функция ReleaseDC освобождает контекст устройства (DC) для использования
другими приложениями. Действие функции ReleaseDC зависит от типа контекста
устройства (DC). Она освобождает только общий и контекст устройства (DC) окна.
Она не имеет никакого действия на контексты устройства класса или частный DC.
Синтаксис :
int ReleaseDC(
HWND hWnd, //
дескриптор окнаhDC // дескриптор контекста устройства (DC)
);
Параметры:
[in] Дескриптор окна, контекст устройства (DC) которого должен быть
освобожден.
[in] Дескриптор контекста устройства (DC), который будет освобожден.
Возвращаемые значения:
Возвращаемое значение указывает, был ли контекст устройства (DC)
освобожден. Если контекст устройства был освобожден, возвращаемое значение
равно 1.
Если контекст устройства (DC) не был освобожден, величина возвращаемого
значения - ноль.
Приложение
должно вызывать функцию ReleaseDC для каждого вызова функции GetWindowDC и для
каждого вызова функции GetDC
<#"723660.files/image001.gif">
Выводы
В процессе выполнения курсовой работы были получены теоретические
сведения о таймерах Windows, для
реализации программы было изучено 32-битное программирование, освоены такие
программы, как MASM32(основной
компилятор), MASM Builder(графическая оболочка MASM32), ResEdit(редактор
ресурсов), OllyDBG(отладчик от стороннего
разработчика). На основе полученных знаний с целью их закрепления была написана
программа.