Timerイベントの現実的な最短周期はどれくらいか？ - なんちゃってプログラマーの日記

Timerイベントの現実的な最短周期は、10～15ms程度が一般的です。これは、タイマーの種類や実行環境によって変動しますが、OSのタイマ精度やイベント処理のオーバーヘッドを考慮すると、それ以下の周期を正確に維持するのは困難です。

Windowsや多くの一般的なOSでは、システムタイマの精度（タイマティックと呼ばれる内部クロックの最小間隔）が制約となります。

.NETのタイマー（例: System.Timers.Timer、System.Threading.Timer）には、それぞれの設計上の特性があります。

System.Timers.TimerやSystem.Threading.Timerは内部的にスレッドプールを使用しているため、バックグラウンドスレッドのスケジューリングによる遅延が発生します。
WindowsフォームやWPFで使用されるSystem.Windows.Forms.TimerはUIスレッドで動作するため、UIの負荷が高い場合に正確な間隔が維持できません。

タイマーイベントが発生すると、その処理がスレッドで実行されますが、以下の要因が遅延を引き起こします。

理論上は1ms単位の精度を求められる場合もありますが、以下の理由から現実的には10ms程度が下限となります。

Windows環境では、timeBeginPeriod APIを使用してタイマの精度を変更することで、短い周期を試みることができます。ただし、これはシステム全体に影響するため慎重な運用が必要です。

以下はVisual Basicを使ってタイマイベントの実際の周期を計測する例です。

Imports System.Timers

Module Program

　Private myTimer As Timers.Timer

　Private lastEventTime As DateTime = DateTime.Now

　Private eventCount As Integer = 0

　Sub Main()

　　myTimer = New Timers.Timer(10) ' 10msのタイマを設定

　　AddHandler myTimer.Elapsed, AddressOf OnTimerElapsed 　　myTimer.AutoReset = True
        myTimer.Start()

　　Console.WriteLine("Timer 実行中... Enterキーで終了します。") 　　Console.ReadLine()
        myTimer.Stop()

　End Sub

　Private Sub OnTimerElapsed(sender As Object, e As ElapsedEventArgs)

　　Dim currentTime As DateTime = DateTime.Now

　　Dim interval As Double

　　　= (currentTime - lastEventTime).TotalMilliseconds

　　lastEventTime = currentTime

        eventCount += 1

　　If eventCount Mod 10 = 0

Then

　　　Console.WriteLine($"周期: {interval} ms")

　　End If

　End Sub

End Module

汎用OS（WindowsやLinux）では正確な1ms以下の周期を保証するのが難しいため、リアルタイム性が求められるシステムではRTOS（例: FreeRTOS、VxWorks）を使用するのが一般的です。

精度が必要な処理は、CPUやマイコンのハードウェアタイマを直接利用することで実現可能です。これは、Windowsアプリケーションではなく、組み込みシステムでのアプローチです。

タイマーイベントの処理を可能な限り軽量化し、タイミングの正確性を向上させます。例としては、複雑な処理を別スレッドにオフロードする方法があります。

現実的なタイマーイベントの最短周期は10～15ms程度です。
これは、OSのタイマ精度、タイマの実装、イベント処理の負荷などの要因によります。もしこれより短い周期が必要であれば、リアルタイムOSやハードウェアタイマの活用を検討する必要があります。

正確なタイミングを維持するには、以下の点を考慮することが重要です：

10msの壁を理解し、それを超えるアプローチを選択することが、開発の質を向上させる第一歩です！