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Linux操作系统内核的时钟中断机制

发布时间:2019-06-16 18:25 来源:未知 编辑:admin

  本文主要从内核实现的角度分析了Linux2.4.0内核的时钟中断、内核对时间的表示等。本文是为那些想要了解Linux I/O子系统的读者和Linux驱动程序开发人员而写的。

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  时间在一个操作系统内核中占据着重要的地位,它是驱动一个OS内核运行的“起博器”。一般说来,内核主要需要两种类型的时间:

  1. 在内核运行期间持续记录当前的时间与日期,以便内核对某些对象和事件作时间标记(timestamp,也称为“时间戳”),或供用户通过时间syscall进行检索。

  PC机中的时间是有三种时钟硬件提供的,而这些时钟硬件又都基于固定频率的晶体振荡器来提供时钟方波信号输入。这三种时钟硬件是:(1)实时时钟(Real Time Clock,RTC);(2)可编程间隔定时器(Programmable Interval Timer,PIT);(3)时间戳计数器(Time Stamp Counter,TSC)。

  自从IBMPC AT起,所有的PC机就都包含了一个叫做实时时钟(RTC)的时钟芯片,以便在PC机断电后仍然能够继续保持时间。显然,RTC是通过主板上的电池来供电的,而不是通过PC机电源来供电的,因此当PC机关掉电源后,RTC仍然会继续工作。通常,CMOSRAM和RTC被集成到一块芯片上,因此RTC也称作“CMOS Timer”。最常见的RTC芯片是MC146818(Motorola)和DS12887(maxim),DS12887完全兼容于MC146818,并有一定的扩展。本节内容主要基于MC146818这一标准的RTC芯片。具体内容可以参考MC146818的Datasheet。

  MC146818 RTC芯片一共有64个寄存器。它们的芯片内部地址编号为0x00~0x3F(不是I/O端口地址),这些寄存器一共可以分为三组:

  (1)时钟与日历寄存器组:共有10个(0x00~0x09),表示时间、日历的具体信息。在PC机中,这些寄存器中的值都是以BCD格式来存储的(比如23dec=0x23BCD)。

  (2)状态和控制寄存器组:共有4个(0x0A~0x0D),控制RTC芯片的工作方式,并表示当前的状态。

  (3)CMOS配置数据:通用的CMOS RAM,它们与时间无关,因此我们不关心它。

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