一、知识点归纳以及自己最有收获的内容
1、知识点归纳
第5章 定时器及时钟服务
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。
2、个人计算机定时器
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实时时钟（RTC）
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。 -
可编程间隔定时器（PIT）
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IO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。 -
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,它有自已的本地定时器，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率。
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。
4、中断处理
外部设备（如定时器）的中断被馈送到中断控制器的预定义输入行（Intel 1990;Wang 2015），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。
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（AMD64 20I1）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、时钟服务函数
- gettimeofday-settimeofday
#include <sys/time.h>
int gettimeofday(struct tim *tv, struct timezone *tz);
int settimeofday(const struct tim *tv , const struct timezone *tz);
struct timeval{
time_t tv_sec;
suseconds_t tv_usec;
};
- time系统调用
#include <time.h>
time_t time(time_t *t);
- times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;
clock_t tms_stime;
clock_t tms_cutime;
clock_t tms_cstime;
};
tms_utime为程序在用户态下运行的时间。
tms_stime为程序在内核态下运行的时间。
tms_cutime为程序的所有子进程用户态下运行的时间。
tms_cstime为程序的所有子进程内核态下运行的时间。
- time和date命令
date：打印或设置系统日期和时间。
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。
hwclock：查询并设置硬件时钟(RTC),也可以通过BIOS来完成。
6、间隔定时器
3类间隔定时器，分别是：
（1）ITIMER_REAL: 实时减少，在到期时生成一个SIGALRM（14）信号。
（2）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。
（3）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。
二、实践内容与截图
实践1：time系统调用
