Ⅰ知识点归纳
一、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。
硬件定时器能够按照一定的频率周期性的有规律的给CPU发送中断信号，发送中断的频率（周期）可以通过软件编程来设置，硬件定时器产生的中断信号可以称之为时钟中断。
二、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/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（Intel 1997;Wang 2015））∶在多核CPU中，每个核都是一个独立的处理器，它有自己的本地定时器，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。—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。
三、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。CPU操作可通过无限循环进行建模。
while (power-on){
(1). fetch instruction:load*PC as instruction,increment PC to point to the
next instruction in memory;
(2). decode instruction: interpret the instruction's operation code and
generate operandis;
(3). execute instruction: perform operation on operands,write results to
memory if needed; execution may use the stack,implicitly change PC, etC.
(4) . check for pending interrupts; may handle interrupts;
}
四、间隔定时器
参考博客：https://blog.csdn.net/qq_41694204/article/details/82893585
间隔定时器的接口如下：
#include <sys/time.h>
int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value);
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,
struct itimerval *old_value);
结构定义：
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* next value ：间隔时间*/
struct timeval it_value; /* current value：到期时间*/
};
struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds */
suseconds_t tv_usec; /* microseconds */
};
每个进程中同一种定时器只能使用一次。
该系统调用在POSIX.1-2001中定义了，但在POSIX.1-2008中已被废弃。所以建议使用POSIX定时器API（timer_gettime, timer_settime）代替。
函数alarm本质上设置的是低精确、非重载的ITIMER_REAL类定时器，它只能精确到秒，并且每次设置只能产生一次定时。函数setitimer 设置的定时器则不同，它们不但可以计时到微妙（理论上），还能自动循环定时。在一个Unix进程中，不能同时使用alarm和ITIMER_REAL类定时器。
Ⅱ问题与解决思路
问题：
Linux里如何用C编程实现gettimeofday系统调用
解决思路：
代码：
#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));
}
截图：
Ⅲ实践内容与截图，代码链接
1.man -k time
2.time系统调用
代码：
#include<stdio.h>
#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<123456789;i++);
end=time(NULL);
printf("end =%ld time=%ld\n",end,end-start);
}
截图：
3.间隔定时器
代码：
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
int count = 0;
struct itimerval t;
time_t start,end ;
void timer_handler(int sig){
end =time(NULL);
printf("timer_handler : signal %d count=%d , diff: %ld \n",sig, ++count,end -start);
start = end;
if( count >= 8){
printf("cancel timer \n");
t.it_value.tv_sec = 0 ;
t.it_value.tv_usec = 0;
setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &t , NULL);
}
}
int main(){
struct itimerval timer ;
signal (SIGVTALRM ,timer_handler);
timer.it_value.tv_sec = 0;
timer.it_value.tv_usec = 100000;
//every 1s afterward
timer.it_interval.tv_sec = 1;
timer.it_interval.tv_usec = 0;
// start a virtual itimer
start = time(NULL);
setitimer( ITIMER_VIRTUAL , &timer ,NULL );
printf("press Ctrl + C to terminate \n");
while(1);
}
截图：
