20191302 第五章學習

阿新 • • 發佈：2021-11-03

第五章定時器及時鐘服務

硬體定時器

定時器是由時鐘源和可程式設計計數器組成的硬體裝置。
時鐘源通常是一個晶體振盪器，會產生週期性電訊號，以精確的頻率驅動計數器。使用一個倒計時值對計數器進行程式設計，每個時鐘訊號減1。當計數減為0時，計數器向CPU生成一個定時器中斷，將計數值重新載入到計數器中，並重復倒計時。
計數器週期稱為定時器刻度，是系統的基本計時單元。

個人計算機定時器

實時時鐘(RTC)
- RTC由一個小型備用電池供電。即使在個人計算機關機時，它也能連續執行。它用於實時提供時間和日期資訊。當Linux啟動時，它使用RTC更新系統時間變數，以與當前時間保持一致。在所有類Unix系統中，時間變數是一個長整數，包含從1970年1月1日起經過的秒數。
可程式設計間隔定時器(PIT)
- PIT是與CPU分離的一個硬體定時器。可對它進行程式設計，以提供以毫秒為單位的定時器刻度。在所有I/O裝置中，PIT可以最高優先級IRQ0中斷。PIT定時器中斷由Linux核心的定時器中斷處理程式來處理，為系統操作提供基本的定時單元，例如程序排程、程序間隔定時器和其他許多定時事件。
多核CPU中的本地定時器
- 在多核CPU中，每個核都是一個獨立的處理器，它有自己的本地定時器，由CPU時鐘驅動。
高解析度定時器
- 大多數電腦都有一個時間戳定時器(TSC),由系統時鐘驅動。它的內容可通過64位TSC暫存器讀取。由於不同系統主機板的時鐘頻率可能不同，TSC不適合作為實時裝置，但它提供納秒級的定時器解析度。
- 一些高階個人計算機可能還配備有專用高速定時器，以提供納秒級定時器解析度.

CPU操作

每個CPU都有一個程式計數器(PC),也稱為指令指標(IP),以及一個標誌或狀態暫存器(SR)、一個堆疊指標(SP)和幾個通用暫存器，當PC指向記憶體中要執行的下一條指令時，SR包含CPU的當前狀態，如操作模式、中斷掩碼和條件碼，SP指向當前堆疊棧頂。
CPU操作可通過無限迴圈進行建模。

中斷處理

在每條指令執行結束時，如果CPU未處於接受中斷的狀態，即在CPU的狀態暫存器中遮蔽了中斷。它將忽略中斷請求.使其處於掛起狀態，並繼續執行下一條指令。
對於每個中斷，可以程式設計中斷控制器以生成一個唯一編號，叫作中斷向量，標識中斷源。

時鐘服務函式

time系統呼叫
- clock_t times(struct tms *buf);可用於獲取某程序的具體執行時間。它將程序時間儲存在struct tms buf中：

struct tms{
    clock_t tms_utime;	// user mode time
    clock_t	tms_stime;	// system mode time
    clock_t	tms_cutime;	// user time of children
    clock_t	tms_cstime;	// system time of children
};

time和date命令
- date：列印或設定系統日期和時間。
- time：報告程序在使用者模式和系統模式下的執行時間和總時間。
- hwclock：查詢並設定硬體時鐘(RTC),也可以通過BIOS來完成。

間隔定時器

間隔定時器的值用以下結構體(在＜sys/time.h＞中)定義：

struct itimerval {
    struct timeval it_inteirval; 
    struct timeval it_value; 
}；
struct timeval (
    time_t tv_sec；
    suseconds_t tv_usec;	
)；

實踐

程式碼

#include <stdio.h>
#include <time.h>

time_t start,end;

int main()
{
        int i;
        start = time(NULL);
        printf("start = %ld\n",start);
        for(i=0;i<123456;i++);
        end = time(NULL);
        printf("end =%ld time=%ld\n", end, end-start);
}