ch5（定时器和时钟）学习笔记

知识点归纳

定时器是由时钟源和可编程计数器组成的硬件

时钟源通常是一个晶体震荡器，产生周期性电信号

当计数器减为0时，向CPU生成定时器中断

当CPU遇到异常时，会进行预设的异常处理

中断是外部设备请求CPU服务

CPU是否处理中断取决于它的状态寄存器是否屏蔽了中断

问题与解决思路

中断是如何实现的？

中断的本质是处理器对外开放的实时受控接口。
一个没有中断的计算机体系是决定论的：得知某个时刻CPU和内存的全部数据状态，就可以推衍出未来的全部过程。这样的计算机无法交互，只是个加速器。
添加中断后，计算机指定了会兼容哪些外部命令，并设定服务程序，这种服务可能打断当前任务。这使得CPU“正在执行的程序”与“随时可能发生的服务”，二者形成了异步关系，外界输入的引入使得计算机程序不再是决定论。由人实时控制的中断输入，是无法预测的。再将中断响应规则化，推广开，非计算机科学人群就能控制计算机，发挥创造力。

既然硬件能干扰到CPU的正常的指令执行，那么CPU就必须能感知到干扰信号，所谓的干扰信号就是这里所说的中断信号。

CPU的工作粒度是机器指令级别，那么在每条机器指令执行结束后都会检查一下是否中断信号产生。

这里的实现可能是轮询。这就好比你在玩游戏，此时如果有人喊你的名字(中断信号)干扰你玩游戏那么你立刻就能听到
但人的大脑里有一直在轮询“有没有人喊我的名字？有没有人喊我的名字？有没有人喊我的名字？”了吗？并没有。人脑的中断检查机制是及其高效的。

CPU的硬件特性决定中断处理机制也及其高效。

当那个管脚电平变低（或者变高）的时候，cpu就会被打断，并从特定地址开始执行。
就像cpu的reset被拉低的时候一定会复位并从0地址开始执行一样，都是硬件的结构决定的。

实践内容

gettimeofday()

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <sys/time.h>
  4 #include <time.h>
  5 
  6 int main(){
  7     struct timeval t;
  8     gettimeofday(&t,NULL);
  9     printf("sec = %ld , usec = %d
",t.tv_sec,t.tv_usec);
 10     printf((char*)ctime(&t.tv_sec));
 11     return 0;
 12 }

settimeofday()

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <sys/time.h>
  4 #include <time.h>
  5 
  6 int main(){
  7     struct timeval t;
  8     t.tv_sec = 123456789;
  9     t.tv_usec = 0;
 10     int r = settimeofday(&t,NULL);
 11     if(!r){
 12         printf("settimeofdat() failed
");
 13         return -1;
 14     }
 15     gettimeofday(&t,NULL);
 16     printf("sec = %ld , usec = %ld
",t.tv_sec,t.tv_usec);
 17     printf("%s",ctime(&t.tv_sec));
 18     return 0;
 19 }

Linux内核能够纠正系统时间和实时时间的偏差

time()

获取以秒为单位的系统时间

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <time.h>
  4 
  5 int main(){
  6     time_t start , end;
  7     start = time(NULL);
  8     printf("start = %ld
",start);
  9     for(int i=0;i<123456789;i++);
 10     end = time(NULL);
 11     printf("end = %ld
",end);
 12     printf("time = %ld
",end-start);
 13     return 0;
 14 }

setitimer()

  1 #include <signal.h>
  2 #include <stdio.h>
  3 #include <sys/time.h>
  4 int count = 0;
  5 struct itimerval t;
  6 void timer_handler(int sig)
  7 {
  8     printf("timer_handler: signal=%d count=%d
", sig, ++count);
  9     if (count>=8){
 10         printf("cancel timer
");
 11         t.it_value.tv_sec = 0;
 12         t.it_value.tv_usec = 0;
 13         setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &t, NULL);
 14     }
 15 }
 16 int main()
 17 {
 18     struct itimerval timer;
 19     // Install timer_handler as SIGVTALRM signal handler
 20     signal(SIGVTALRM, timer_handler);
 21     // Configure the timer to expire after 100 msec
 22     timer.it_value.tv_sec = 0;
 23     timer.it_value.tv_usec = 100000; // 100000 nsec
 24     // and every 1 sec afterward
 25     timer.it_interval.tv_sec = 1;
 26     timer.it_interval.tv_usec = 0;
 27     // Start a VIRTUAL itimer
 28     setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &timer, NULL);
 29     printf("looping: enter Control-C to terminate
");
 30     while(1);
 31 }