Linux系统编程 第5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。

 

个人计算机定时器

基于Intel x86的个人计算机有数个定时器（Bovet和Cesati 2005 )。

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。

可编程间隔定时器(PIT)(Wang2015)： 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。

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。

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。

 

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。堆栈是CPU用于特殊操作(如push、pop调用和返回等)的一个内存区域。CPU操作可通 过无限循环进行建模。

 

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。

 

时钟服务函数

在几乎所有的操作系统(os)中，操作系统内核都会提供与时钟相关的各种服务，时钟服务可通过系统调用、库函数和用户级命令调用。

gettimeofday-settimeofday

 

 

 

time系统调用

time_t time(time_t *t)

以秒为单位返回当前时间。如果参数t不是NULL,还会将时间存储在t指向的内存中。

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

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。

 

 

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。

(1 ) ITIMER_REAL：实时减少，在到期时生成一个SIGALRM ( 14)信号。

(2 ) IT1MER_V1RTUAL；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(内核)模式下执行时减少。这类间隔定时器与IT1MER_VIRTUAL结合使用，通常用于分析应用程序在用户模式和内核模式下花费的时间。它在到期时生成一个SIGPROF (27 )信号。

 

 

REAL模式间隔定时器