linux下的几种时钟和定时器机制

linux内核的两种主要的时间度量：

1，保存当前时间和日期。

2，维持定时/计时机制。

时间度量有一些固定频率振荡器和计数器组成的硬件电路组成。

时钟(clock)电路和计时器(timer)电路

在80x86架构上，linux内核必须和时钟电路和计时器电路显示交互，时钟保持当前时间和是时间度量精确，计时器电路则有kernel编程来产生固定频率的中断。

以下是时钟电路和定时器电路。

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。

参考文献：Understanding the Linux Kernel 3rd Editon.

最后

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