linux下的几种时钟和定时器机制

1. RTC(Real Time Clock)所有PC都有RTC. 它和CPU和其他芯片独立。它在电脑关机之后还可以正常运行。RTC可以在IRQ8上产生周期性中断. 频率在2Hz--8192HZ.Linux只是把RTC用来获取时间和日期. 当然它允许进程通过对/dev/rtc设备来对它进行编程。Kernel通过0x70和0x71 I/O端口来访问RTC。 2. TSC(Time Stamp Counter)80x86上的微处理器都有CLK输入针脚. 从奔腾系列开始. 微处理器支持一个计数器. 每当一个时钟信号来的时候. 计数器加1. 可以通过汇编指令rdtsc来得到计数器的值。通过calibrate_tsc可以获得CPU的频率. 它是通过计算大约5毫秒里tsc寄存器里面的增加值来确认的。或者可以通过cat /proc/cpuinfo来获取cpu频率。tsc可以提供比PIT更精确的时间度量。 3. PIT(Programmable internval timer)除了RTC和TSC. IBM兼容机提供了PIT。PIT类似微波炉的闹钟机制. 当时间到的时候. 提供铃声. PIT不是产生铃声. 而是产生一种特殊中断. 叫定时器中断或者时钟中断。它用来告诉内核一个间隔过去了。这个时间间隔也叫做一个滴答数。可以通过编译内核是选择内核频率来确定。如内核频率设为1000HZ,则时间间隔或滴答为1/1000=1微秒。滴答月短. 定时精度更高. 但是用户模式的时间更短. 也就是说用户模式下程序执行会越慢。滴答的长度以纳秒形式存在tick_nsec变量里面。PIT通过8254的0x40--0x43端口来访问。它产生中断号为IRQ 0.下面是关于pIT里面的一些宏定义：HZ：每秒中断数。CLOCK_TICK_RATE:值是1,193,182. 它是8254芯片内部振荡器频率。LATCH：代表CLOCK_TICK_RATE和HZ的比率. 被用来编程PIT。setup_pit_timer()如下：spin_lock_irqsave(&i8253_lock, flags)outb_p(0x34,0x43)udelay(10)outb_p(LATCH &0xff, 0x40)udelay(10)outb (LATCH >>8, 0x40)spin_unlock_irqrestore(&i8253_lock, flags)  4. CPU Local Timer最近的80x86架构的微处理器上的local apic提供了cpu local timer.他和pit区别在于它提供了one-shot和periodic中断。它可以使中断发送到特定cpu。one-shot中断常用在实时系统里面。

修改linux的系统时间的方法如下：

1、利用date命令设定系统的日期与时间，语法“date -s "年月日 时:分秒"”。在Linux中，可以利用date命令修改系统时间。date命令可以用来显示或设定系统的日期与时间。例如把date -s “2003-04-14 cst”，cst指时区，时间设定用date -s 18:10。

2、执行“hwclock --systohc”命令保存设置，关机重启。当我们进行完 Linux 时间的校时后，还需要以 hwclock 来更新 BIOS 的时间，因为每次重新启动的时候，系统会重新由 BIOS 将时间读出来，所以， BIOS 才是重要的时间依据呐。

Linux系统时间有两种

日历时间。该值是自协调世界时(UTC)1970年1月1日00:00:00这个特定时间以来所经过的秒数累计值。基本数据类型用time_t保存。最后通过转换才能得到我们平时所看到的24小时制或者12小时间制的时间。

进程时间。也被称为CPU时间，用以度量进程使用的中央处理器资源。进程时间以时钟滴答计算。

有几个概率需要了解

1.时间周期(Clock Cycle)的频率：晶体振荡器在1秒以内时钟周期的个数=1秒以内时钟脉冲的个数，Linux里面用

#define CLOCK_TICK_RATE 1193180 /* Underlying HZ */

单位为HZ

2.时钟滴答(Clock Tick):

当PIT通道0的计数器减到0值时，它就在IRQ0上产生一次时钟中断，也即一次时钟滴答。PIT通道0的计数器的初始值决定了要过多少时钟周期才产生一次时钟中断。

3.时钟滴答的频率(HZ)：1秒以内产生时间滴答个数

HZ在arm和i386上定义为100，ALPHA和IA62为1024 ，IBM Power PC为1000

i386 1个时钟滴答时间为1000ms/100=10ms。

4.时钟滴答的时间间隔(tick)

long tick = （1000000 + HZ/2） / HZ/* timer interrupt period */   单位为us ，tick=10ms，也可以通过HZ来计算

linux中#define TICK_SIZE= tick

1s=1,000,000us

（5）宏LATCH:Linux用宏LATCH来定义要写到PIT通道0的计数器中的值，它表示PIT将没隔多少个时钟周期产生一次时钟中断。

    LATCH=（1秒之内的时钟周期个数）÷（1秒之内的时钟中断次数）=（CLOCK_TICK_RATE）÷（HZ）

Linux为取整 #define LATCH=(CLOCK_TICK_RATE + HZ/2) / HZ。

时钟周期理解：时钟脉冲，电平从0到1（或者相反）。

CLOCK_TICK_RATE和HZ都是 频率 ：1秒以内时钟周期 频率 ，1秒以内时钟滴答 频率 。

TSC使用CPU频率，在现代计算机中CPU可能降频也可能超率，TSC时钟不准确。

顺序为HPET >APCI PMT>PIC>TSC

local cpu APIC只在单CPU场景上使用，如进程调度时间.

参考：

http://www.dedecms.com/knowledge/servers/linux-bsd/2012/0913/14187.html

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