第五章 定时器及时钟服务
知识点归纳
硬件定时器
(1)定时器是由时钟源和可编程计数器组成的硬件设备。
(2)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。
(3)计数器周期称为定时器刻度,是系统的基本计时单元。
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)
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/O设备中,PIT可以最高优先 级IRQ0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
在多核CPU中,每个核都是一个独立的处理器,它有自己的本地定时器,由CPU时钟驱动。
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.
CPU操作
1.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。
2.CPU操作可通过无限循环进行建模。
中断处理
1.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。
2.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。
时钟服务函数
1.time系统调用
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:
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
};
2.time和date命令
(1)date:打印或设置系统日期和时间。
(2)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。
(3)hwclock:查询并设置硬件时钟(RTC),也可以通过BIOS来完成。
间隔定时器
间隔定时器的值用以下结构体(在<sys/time.h>中)定义:
struct itimerval {
struct timeval it_inteirval;
struct timeval it_value;
};
struct timeval (
time_t tv_sec;
suseconds_t tv_usec;
);
实践
1.gettimeofday()
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
int main(){
struct timeval t;
gettimeofday(&t,NULL);
printf("sec = %ld , usec = %d\n",t.tv_sec,t.tv_usec);
printf((char*)ctime(&t.tv_sec));
return 0;
}
2.settiemofday()
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
int main(){
struct timeval t;
t.tv_sec = 123456789;
t.tv_usec = 0;
int r = settimeofday(&t,NULL);
if(!r){
printf("settimeofdat() failed\n");
return -1;
}
gettimeofday(&t,NULL);
printf("sec = %ld , usec = %ld\n",t.tv_sec,t.tv_usec);
printf("%s",ctime(&t.tv_sec));
return 0;
}
3.time()
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(){
time_t start , end;
start = time(NULL);
printf("start = %ld\n",start);
for(int i=0;i<123456789;i++);
end = time(NULL);
printf("end = %ld\n",end);
printf("time = %ld\n",end-start);
return 0;
}
标签:定时器,struct,tv,信息安全,笔记,第五章,time,include,CPU
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