时钟概述

　　作者：tommytang
　　
　　大部分的PC机中都有两个时钟源，它们分别叫做RTC（Real Time Clock）和OS时钟。RTC也叫CMOS时钟，它是PC主板上一块依靠电池供电的芯片（晶振）。即使系统断电，RTC也可以维持日期和时间。由于它独立于操作系统，所以也被称为硬件时钟，它为整个计算机提供一个计时标准，是最底层的时钟数据。OS时钟并不是本质意义上的时钟，它实际上是硬件（定时/计数器）和软件（时钟中断处理程序）结合的产物。定时/计数器（Time Stamp Counter或TSC）所采用的最典型的芯片是8253/8254可编程定时/计数芯片。定时/计数器从RTC接收输入脉冲，并对接收到的脉冲计数，每次计数到期，定时/计数器就产生一个输出脉冲，而后再从头开始另一次计数。在开机时，操作系统取得RTC中的时间数据来初始化OS时钟，然后通过定时/计数芯片的向下计数形成OS时钟。
　　可编程定时/计数器总体上由两部分组成：计数硬件和通信寄存器。通信寄存器包含有控制寄存器、状态寄存器、计数初始值寄存器（16位）、计数输出寄存器等。通信寄存器在计数硬件和操作系统之间建立联系，用于二者之间的通信。操作系统通过这些寄存器控制计数硬件的工作方式、读取计数硬件的当前状态和计数值等信息。在操作系统内核初始化时，内核向定时/计数器写入控制字和计数初值，而后计数硬件就会按照一定的计数方式对晶振产生的输入脉冲进行计数操作：计数器从计数初值开始，每收到一次脉冲信号，计数器就减1。当计数器减至0时，就会输出高电平或低电平（输出脉冲），然后从计数初值开始重复另一次计数，从而产生出一个输出脉冲。定时/计数器产生的输出脉冲是OS时钟的硬件基础，因为这个输出脉冲将接到中断控制器上，定期产生中断信号。这个中断就是时钟中断。操作系统利用时钟中断维护OS时钟的正常工作，每次时钟中断，操作系统的时间计数变量就加1。
　　操作系统对可编程定时/计数器进行有关初始化，然后定时/计时器就对从晶振输入的脉冲进行计数（分频），产生三个输出脉冲Out0、Out1、Out2，三个输出脉冲分别输出到中断控制器、DRAM和扬声器。Out0送到中断控制器的0号管脚，触发周期性的时钟中断。每个时钟中断称为一个时钟“滴答”（tick）。Out0的输出频率就是产生时钟中断的频率，也就是tick的频率。Linux操作系统中，这个频率定义为：
　　#define HZ 100
　　即每秒100次始终中断。
　　计算机内部的时间以tick为单位，每一次时钟滴答，系统时间就会加1。Linux利用全局变量jiffies表示自系统启动以来的时钟滴答数目。其定义为：
　　unsigned long volatile jiffies=0；
　　除了jiffies外，Linux还提供了更符合人们习惯的时间表示方式，即用一个数据结构表示时间，其定义为：
　　struct timeval {
　　int tv_sec; //秒
　　int tv_usec; //微秒
　　}
　　在操作系统内定义更符合大众习惯的时间表示：年、月、日。当然，所有的时间都建立在jiffies上。
　　因此，RTC处于最底层，提供最原始的时钟数据。OS时钟建立在RTC之上，初始化完成以后将完全由操作系统控制，和RTC脱离关系。操作系统通过OS时钟提供给应用程序所有和时间有关的服务。由于OS时钟基本是一个软件变量，其表达时间的方式在各个操作系统上互不相同。
　　

原文转自：http://www.ltesting.net