Linux第5章学习笔记
第五章学习笔记
定时器及时钟服务
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。
个人计算机定时器
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。
基于Intel x86的个人计算机有数个定时器:
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。
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
CPU操作
每个CPU都有:
- 一个程序计数器(PC),也称为指令指针(IP)
- 一个标志或状态寄存器(SR)
- 一个堆栈指针(SP)
- 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。
中断处理和异常处理都在操作系统内核中进行。在大多数情况下,用户级程序无法访问它们。
间隔定时器
Linux为每个进程提供了三种不同类型的间隔计时器,可用作进程计时的虚拟时钟。间隔定时器由setitimer()系统调用创建。getitimer()系统调用返回间隔定时器的状态。
定时器中断
整个基本系统在一个虚拟CPU上运行,它是一个Linux进程。定时器向Linux进程发 出的信号可看作是对基本系统虚拟CPU的中断。
临界区
在基本代码系统中,只有一种执行实体,即任务,一次只执行一个任务。某任务在收 到切换命令、进入休眠或退出之前,会一直执行下去。此外.任务切换只会发生在操作结束时,而不会发生在任何操作过程中。因此,任务之间没有竞争,因此在基本代码系统中没有临界区.
苏格拉底挑战
定时器及时钟服务
个人计算机定时器
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