学习笔记八
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
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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。
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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)
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实践过程截图,代码链接(2分)
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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、知识点总结
5.1 硬件定时器
定时器是由时钟源和可编程计数器组成的硬件设备。时钟源通常是一个晶体振荡器,会产生周期性电信号,以精确的频率驱动计数器。使用一个倒计时值对计数器进行编程,每个时钟信号减1。当计数减为0时,计数器向CPU生成一个定时器中断,将计数值重新加载到计数器中,并重复倒计时。计数器周期称为定时器刻度,是系统的基本计时单元。
5.2 个人计算机定时器
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实时时钟:提供时间和日期信息
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可编程间隔定时器:提供以毫秒为单位的定时器刻度,为操作系统提供基本定时单元
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多核CPU中的本地定时器:每个核都是一个独立的处理器,有自己的本地定时器
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高分辨率定时器:提供纳秒级定时器分辨率
5.3 CPU操作
每个CPU都有一个程序计数器(PC),也称为指令指针(IP),以及一个标志或状态寄存器(SR)、一个堆栈指针(SP)和几个通用寄存器,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(如定时器)的中断被馈送到中断控制器的预定义输入行,按优先级对中断输入排序,并将具有最高优先级的中断作为中断请求(IRQ)路由到CPU。在每条指令执行结束时,如果CPU未处于接受中断的状态,即在CPU的状态寄存器中屏蔽了中断,它将忽略中断请求,使其处于挂起状态,并继续执行下一条指令。如果CPU处于接受中断状态,即中断未被屏蔽,那么CPU将会转移它正常的执行顺序来进行中断处理。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,标识中断源。在获取中断向量号后,CPU用它作为内存中中断向量表中的条目索引,条目包含一个指向中断处理程序入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-settimeofday
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gettimeofday()函数用于返回当前时间;
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settimeofday()函数用于设置当前时间;
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在Unix/Linux中,时间表示自1970年1月1日00:00:00起经过的秒数。它可以通过库函数ctime(&time)转换为日历形式。
5.5.2 time系统调用
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time_t time(time_t *t) 以秒为单位返回当前时间,有一定的局限性,只提供以秒为单位的分辨率
5.5.3 times系统调用
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clock_t times(struct tms *buf);可用于获取某进程的具体执行时间。它将进程时间存储在struct tms buf中,即:
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
};
以时钟计时单元报告所有时间。这可以为分析某个正在执行的进程提供信息,包括其子进程的时间。
5.5.4 time和date命令
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date:打印或设置系统日期和时间。
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time:报告进程在用户模式和系统模式下的执行时间和总时间。
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hwclock:查询并设置硬件时钟(RTC),也可以通过BIOS来完成。
5.5.5 在linux下,常用的获取时间的函数有如下几个:
asctime, ctime, gmtime, localtime, gettimeofday
mktime, asctime_r, ctime_r, gmtime_r, localtime_r
time()
函数获取当前时间
SYNOPSIS
#include <time.h>
time_t time(time_t *t);
DESCRIPTION
time() returns the time as the number of seconds since the Epoch, 1970-01-01 00:00:00+0000
(UTC).8 //此函数会返回从公元1970年1月1日的UTC时间从0时0分0秒算起到现在所经过的秒数。如果t 并非空指针的话,此函数也会将返回值存到t指针所指的内存。
RETURN VALUE
On success, the value of time in seconds since the Epoch is returned. On error, ((time_t) -1) is returned, and errno is
set appropriately.
ERRORS
EFAULT t points outside your accessible address space.
//成功返回秒数,错误则返回(time_t) -1),错误原因存于errno中
localtime_r() localtime()
取得当地目前时间和日期 函数原型如下:
#include <time.h>
struct tm *localtime(const time_t *timep);
struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
/*该函数将有time函数获取的值timep转换真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果由结构tm返回*/
/**需要注意的是localtime函数可以将时间转换本地时间,但是localtime函数不是线程安全的。
多线程应用里面,应该用localtime_r函数替代localtime函数,因为localtime_r是线程安全的**/
asctime() asctime_r()
将时间和日期以字符串格式返回 函数原型如下:
#include <time.h>
struct tm *gmtime(const time_t *timep);
struct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
char *asctime(const struct tm *tm);
char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);
/**gmtime是把日期和时间转换为格林威治(GMT)时间的函数。将参数time 所指的time_t 结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果由结构tm返回**/
/**asctime 将时间以换为字符串字符串格式返回 **/
ctime(),ctime_r()
将时间和日期以字符串格式表示 函数原型如下:
#include <time.h>
char *ctime(const time_t *timep);
char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);
/**ctime()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果以字符串形态返回**/
mktime()
将时间结构体struct tm
的值转化为经过的秒数 函数原型:
#include <time.h>
time_t mktime(struct tm *tm);
/**将时间结构体struct tm的值转化为经过的秒数**/
gettimeofday()
获取当前时间 函数原型如下:
#include <sys/time.h>
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds (秒)*/
suseconds_t tv_usec; /* microseconds(微秒) */
};
struct timezone {
int tz_minuteswest; /* minutes west of Greenwich */
int tz_dsttime; /* type of DST correction */1 };
//gettimeofday函数获取当前时间存于tv结构体中,相应的时区信息则存于tz结构体中
//需要注意的是tz是依赖于系统,不同的系统可能存在获取不到的可能,因此通常设置为NULL
5.6 间隔定时器
Linux为进程提供了三种不同类型的间隔定时器,可用作进程计时的虚拟时钟。间隔定时器由settimer()系统调用创建。getitimer()系统调用返回间隔定时器的状态。有三类间隔定时器,分别是:
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ITIMER_REAL: 实时减少,在到期时生成一个SIGALRM(14)信号。
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ITIMER_VIRTUAL: 仅当进程在用户模式下执行时减少,在到期时生成一个SIGVTALRM(26)信号。
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ITIMER_PROF: 当进程正在用户模式和系统模式下执行时减少。在到期时生成一个SIGPROF(27)信号。
5.7 REAL模式间隔定时器
VIRTUAL和PROF模式下的间隔计时器仅在执行进程时才有效。这类定时器的信息可保存在各进程的PROC结构体中。(硬件)定时器中断处理程序只需要访问当前运行进程的PEOC结构体,就可以减少计时器计时,在定时结束前重新加载定时器计时,并向进程生成一个信号。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。在大多数操作系统内核中,使用的数据结构都是定时器队列。
三、代码实现
1.通过gettimeofday()获取系统时间
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
struct timeval t;
int main ()
{
gettimeofday(&t, NULL);
printf("sec=%ld usec=%ld\n", t.tv_sec, t.tv_usec);
printf((char *)ctime(&t.tv_sec));
}
2.通过settimeofday()设置系统时间
#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=%ld usec=%ld\n",t.tv_sec,t.tv_usec);
printf("%s",ctime(&t.tv_sec));
}
3.time系统调用
#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<20201307;i++)
end = time(NULL);
printf("end =%ld time=%ld\n",end,end-start);
}
4.sigaction使用示例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
//#include <siginfo.h>
void handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context)
{
printf("handler: sig=%d from PID=%d UID=%d\n",sig, siginfo->si_pid, siginfo->si_uid);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
struct sigaction act;
memset(&act, 0, sizeof(act));
act.sa_sigaction = &handler;
act.sa_flags = SA_SIGINFO;
sigaction(SIGTERM, &act, NULL);
printf("proc PID=%d looping\n", getpid());
printf ("enter kill PID to send SIGTERM signal to it\n");
while(1)
{
sleep (10);
}
}
四、利用chatgpt
标签:定时器,struct,笔记,学习,tm,time,include,CPU From: https://www.cnblogs.com/llwwjj/p/17808699.html