学习笔记8

一、作业要求

自学教材第5章，提交学习笔记（10分），评分标准如下

1. 知识点归纳以及自己最有收获的内容，选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容 （4分）

“我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题”

核心是要求GPT：“请你以苏格拉底的方式对我进行提问”

然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问AI：“你的理解（回答）是什么？”
 
如果你觉得差不多了，可以先问问GPT：“针对我XXX知识点，我理解了吗？”

GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT：“我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。


2. 问题与解决思路，遇到问题最先使用chatgpt等AI工具解决，并提供过程截图（3分）
3.   实践过程截图，代码链接（2分）
4.    其他（知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等）（1分）

二、知识归纳：定时器及时钟服务

5.1硬件定时器

概念：定时器是由时钟源和可编程计时器组成的硬件设备。时钟源可以产生周期性电信号以驱动计数器。

5.2个人计算机定时器

1.实时时钟(RTC):RTC由一个小型备用电池供电。即使在个人计算机关机时，它也能连续运行。它用于实时提供时间和日期信息。当Linux启动时，它使用RTC更新系统时间变量，以与当前时间保持一致。在所有类Unix 系统中，时间变量是一个长整数，包含从1970年1月1日起经过的秒数。

2.可编程间隔定时器(PIT)(Wang 2015):PIT是与CPU分离的一个硬件定时器。可对它进行编程，以提供以毫秒为单位的定时器刻度。在所有 I/0 设备中，PIT 可以最高优先级IRO0中断。PIT定时器中断由 Linux内核的定时器中断处理程序来处理，为系统操作提供基本的定时单元，例如进程调度、进程间隔定时器和其他许多定时事件。

3.多核CPU中的本地定时器(Intel 1997;Wang 2015):在多核CPU中，每个核都是一个独立的处理器，它有自已的本地定时器，由 CPU时钟驱动。

4.高分辨率定时器:大多数电脑都有一个时间戳定时器(TSC)由系统时钟驱动。它的内容可通过64位TSC寄存器读取。由于不同系统主板的时钟频率可能不同，TSC不适合作为实时设备，但它可提供纳秒级的定时器分辨率。一些高端个人计算机可能还配备有专用高速定时器，以提供纳秒级定时器分辨率。

5.3CPU操作

每个CPU都有一个程序计数器（PC），也称为指令指针（IP），以及状态寄存器、堆栈指针和通用寄存器。，当PC指向内存中要执行的下一条指令时，SR 包含 CPU 的当前状态，如操作模式、中断掩码和条件码，SP 指向当前堆栈栈顶堆栈是CPU用于特殊操作 (如 push、pop 调用和返回等)的一个内存区域。CPU操作可通过无限循环进行建模。

 5.4中断处理

外部设备的中断送到中断控制器的预定义输入行，再送到CPU。如CPU处于接受中断状态，则进行中断处理。对于每个中断，可以编程中断控制器以生成一个唯一编号，叫作中断向量，标识中新源。在获取中断向量号后，CPU 用它作为内存中中断向量表(AMD64 2011)中的条目索引，条目包含一个指向中断处理程序人口地址的指针来实际处理中断。当中断处理结束时CPU恢复指令的正常执行。

5.5时钟服务函数

5.5.1

gettimeofday（）函数用于返回当前时间(当前秒的秒和微秒)。

settimeofda（）函数用于设置当前时间。

1.gettimeofday（）函数调用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
struct timeval t;
int main()
{
    gettimeofday(&t，NULL);
    printf("sec=%ld usec=%d\n"，t.tv_sec，t.tv_usec);
    printf((char *)ctime(&t.tv_sec));
}

2.settimeofda（）函数调用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>

struct timeval t;

int main()
{
    int r;
    t.tv_sec=123456789;
    t.tv_usec= 0;
    r = settimeofday(&t，NULL);
    if (!r)[
        printf("settimeofday() failed\n");
        exit(1);
        gettimeofday(&t，NULL);
    printf("sec=tld usec=ld\n"，t.tv_sec，t.tv_usec);
    printf("%s",ctime(&t,tv_sec)); // show time in calendar form
}

5.5.2time系统调用

time_t time(time_t*t)以秒为单位返回当前时间、

#include <stdio.h>
#include <time.h>
time t start, end;
int main(){
    int i;
    start = time(NULL)；
    printf(vstart=%ld\ny, start);
    for (i=0; i<123456789;i++);// delay to simulate computation
    end=time(NULL)；
    printf(“end =%ld time=%ld\n"， end, end-start);
}

5.5.3times系统调用

可用于获取某进程的具体执行时间。

5.6间隔定时器

Linux 为每个进程提供了三种不同类型的间隔计时器，可用作进程计时的虚拟时钟。间隔定时器由setitimer（）系统调用创建。getitimer（）系统调用返回间隔定时器的状态。

各间隔定时器在参数 which指定的不同时间域中工作。当间隔定时器定时到期时，会向进程发送一个信号，并将定时器重置为指定的间隔值(如果是非零数)。一个信号就是发送给某个进程进行处理的一个数字(1到31)。

5.7REAL模式间隔定时器

REAL模式间隔定时器各不相同，因为无论进程是否正在执行，它们都必须由定时器中断处理程序来更新。因此，操作系统内核必须使用额外的数据结构来处理进程的REAL模式定时器，并在定时器到期或被取消时采取措施。

三、课本代码实现

四、苏格拉底问答