Linux内核中的时钟中断.pdf

Linux 内核中的时钟中断 第七章 Linux 内核的时钟中断 （By 詹荣开，NUDT） Copyright © 2003 by 詹荣开 E-mail:zhanrk@ Linux-2.4.0 Version 1.0.0，2003-2-14 摘要：本文主要从内核实现的角度分析了Linux 2.4.0 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。 关键词：Linux、时钟、定时器 申明：这份文档是按照自由软件开放源代码的精神发布的，任何人可以免费获得、使用和重新发布， 但是你没有限制别人重新发布你发布内容的权利。发布本文的目的是希望它能对读者有用，但没有任 何担保，甚至没有适合特定目的的隐含的担保。更详细的情况请参阅GNU 通用公共许可证(GPL)，以 及GNU 自由文档协议(GFDL)。 你应该已经和文档一起收到一份GNU 通用公共许可证(GPL)的副本。如果还没有，写信给： The Free Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge,MA02139, USA 欢迎各位指出文档中的错误与疑问。 第 1 页 Linux 内核中的时钟中断 前言 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。 2. 维持一个固定周期的定时器，以提醒内核或用户一段时间已经过去了。 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）。 7．1 时钟硬件 7．1．1 实时时钟RTC 自从IBM PC 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，CMOS RAM 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MC 146818，并有一定的扩展。本节内容主要基于MC 146818 这一标准的RTC 芯片。 具体内容可以参考MC146818 的Datasheet。 7．1．1．1 RTC 寄存器 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。 时钟与日历寄存器组的详细解释如下： Address Function 00 Current second for RTC 01 Alarm second 02 Current minute 03 Alarm minute 04 Cu