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寫在前面：時鐘可以說是計算機的心臟，它是分時系統的基礎。如果時鐘反應到應用程序的層面，就是時間，很多應用程序都會涉及到時間處理。本文就來討論一下計算機中的時鐘與時間。

1、操作系統中的時間
在Unix/Linux系統中，有兩個不同的時間：日歷時間和進程時間。
(1)日歷時間：
有些書上又叫系統時間。該值是自1970年1月1日00:00:00以來國際標準時間（U T C）所經過的秒數累計值（早期的手冊稱U T C為格林尼治標準時間）。在PC/AT微機系統中，支撐該時間的硬件是實時鐘RT(Real Time)電路。操作系統在系統初始化的過程中，會從該電路中讀取該時間，并保存在內核變量中。
來看看Linux1.0中相關的代碼

//kernel/time.c
externlongkernel_mktime(structmktime*time);
//初始化時間
voidtime_init(void)
{
structmktimetime;
inti;

/*checkingforUpdate-In-Progresscouldbedonemoreelegantly
*(usingthe"updatefinished"-interruptforexample),butthat
*wouldrequireexcessivetesting.promiseI'lldothatwhenIfind
*thetime.-Torsten
*/
/*readRTCexactlyonfallingedgeofupdateflag*/
for(i=0;i<1000000;i++)/*maytakeupto1second*/
if(CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT)&RTC_UIP)
break;
for(i=0;i<1000000;i++)/*musttryatleast2.228ms*/
if(!(CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT)&RTC_UIP))
break;
do{/*Isn'tthisoverkill?UIPaboveshouldguaranteeconsistency*/
time.sec=CMOS_READ(RTC_SECONDS);
time.min=CMOS_READ(RTC_MINUTES);
time.hour=CMOS_READ(RTC_HOURS);
time.day=CMOS_READ(RTC_DAY_OF_MONTH);
time.mon=CMOS_READ(RTC_MONTH);
time.year=CMOS_READ(RTC_YEAR);
}while(time.sec!=CMOS_READ(RTC_SECONDS));
if(!(CMOS_READ(RTC_CONTROL)&RTC_DM_BINARY)||RTC_ALWAYS_BCD)
{
BCD_TO_BIN(time.sec);
BCD_TO_BIN(time.min);
BCD_TO_BIN(time.hour);
BCD_TO_BIN(time.day);
BCD_TO_BIN(time.mon);
BCD_TO_BIN(time.year);
}
time.mon--;
xtime.tv_sec=kernel_mktime(&time);
}

//kernel/sched.c
//保存系統時間的內核變量
volatilestructtimevalxtime;/*Thecurrenttime*/

//linux/mktime.h
structmktime{
intsec;//秒
intmin;//分鐘
inthour;//小時
intday;//天
intmon;//月
intyear;//年
};
//kernel/mktime.c
//計算1970年1月1日00:00:00以來秒的累計值
longkernel_mktime(structmktime*time)
{
longres;
intyear;

year=time->year-70;
/*magicoffsets(y+1)neededtogetleapyearsright.*/
res=YEAR*year+DAY*((year+1)/4);
res+=month[time->mon];
/*and(y+2)here.Ifitwasn'taleap-year,wehavetoadjust*/
if(time->mon>1&&((year+2)%4))
res-=DAY;
res+=DAY*(time->day-1);
res+=HOUR*time->hour;
res+=MINUTE*time->min;
res+=time->sec;
returnres;
}

//linux/time.h
structtimeval{
longtv_sec;/*seconds*/
longtv_usec;/*microseconds*/
};

(2)進程時間
該時間用來度量進程使用CPU的時間。
來看看Linux 1.0中相應的代碼：

//linux/sched.h
//內核任務的結構定義
structtask_struct{
//…
//依次為：用戶CPU時間，系統CPU時間，子進程用戶CPU時間，子進程系統CPU時間，
//進程開始運行時間
longutime,stime,cutime,cstime,start_time;
//…
}

當度量一個進程的執行時間時，Unix系統使用三個進程時間值：
? 時鐘時間。
? 用戶C P U時間。
? 系統C P U時間。
要取得任一進程的時鐘時間、用戶時間和系統時間很容易——只要執行命令 t i m e ( 1 )，其參數是要度量其執行時間的命令，例如：
$ cd /usr/include
$ time grep _POSIX_SOURCE */*.h > /dev/null
real 0m19.81s
user 0m0.43s
sys 0m4.53s
t i m e命令的輸出格式與所使用的s h e l l有關。

該時間的支撐硬件在PC機中是可編程定時芯片Intel8253(8254)。8254芯片的時鐘輸入頻率是1193180，我們通過設定一定的初始計數值（LATCH），默認值為65535，就能控制該芯片的輸出頻率，默認為1193180/65535hz，例如，假定LATCH=1193180/100，我們就能保證輸出頻率為100hz，即周期為10ms，我們稱為系統的時鐘周期，或者1個系統滴答。這樣，1個系統的滴答就為10ms，這也Linux的默認值。
8254芯片每經過一個滴答時間，就會向CPU發出一個時鐘中斷。Linux會在時鐘中斷處理過程增加內核變量jiffies值，該值累計系統開機以來的經過的時鐘滴答數。

Linux 1.0中的代碼：

//kernel/sched.c
unsignedlongvolatilejiffies=0;//累計系統開機以來的滴答數

2、標準C庫中的時間函數

typedeflongint__clock_t;/*TypeofCPUusagecounts.*/
typedeflongint__time_t;

//time.h
typedef__clock_tclock_t;
#defineCLOCKS_PER_SEC…
typedef__time_ttime_t;

externclock_tclock__P((void));
externtime_ttime__P((time_t*__timer));

clock函數返回當前進程的使用處理器的時間的近似值，每秒的的時鐘滴答數用宏CLOCKS_PER_SEC定義。
在傳統的C語言中，clock函數返回的類型為long（如上），但返回值實際上為unsigned long類型，long是在C語言加入unsigned long之前使用的。計算處理器時間總是使用無符號數算術。一些非標準實現中使用times函數，而不是clock函數，其返回的結構化值報告處理器時間的各個成員，通常以1/60秒為單位。如下：

//sys/times.h
structtms
{
clock_ttms_utime;/*UserCPUtime.*/
clock_ttms_stime;/*SystemCPUtime.*/

clock_ttms_cutime;/*UserCPUtimeofdeadchildren.*/
clock_ttms_cstime;/*SystemCPUtimeofdeadchildren.*/
};

/*StoretheCPUtimeusedbythisprocessandallits
deadchildren(andtheirdeadchildren)inBUFFER.
Returntheelapsedrealtime,or(clock_t)-1forerrors.
AlltimesareinCLK_TCKthsofasecond.*/
externclock_ttimes__P((structtms*__buffer));

標準C中函數time返回當前的日歷時間，返回值類型為time_t。

/time.h
externchar*asctime__P((__conststructtm*__tp));

/*Equivalentto`asctime(localtime(timer))'.*/
externchar*ctime__P((__consttime_t*__timer));

這兩個函數都返回時間的字符串的形式。

//time.h

/*Returnthe`structtm'representationof*TIMER
inUniversalCoordinatedTime(akaGreenwichMeanTime).*/
externstructtm*gmtime__P((__consttime_t*__timer));

/*Returnthe`structtm'representation
of*TIMERinthelocaltimezone.*/
externstructtm*localtime__P((__consttime_t*__timer));

/*Usedbyothertimefunctions.*/
structtm
{
inttm_sec;/*Seconds.[0-60](1leapsecond)*/
inttm_min;/*Minutes.[0-59]*/
inttm_hour;/*Hours.[0-23]*/
inttm_mday;/*Day.[1-31]*/
inttm_mon;/*Month.[0-11]*/
inttm_year;/*Year-1900.*/
inttm_wday;/*Dayofweek.[0-6]*/
inttm_yday;/*Daysinyear.[0-365]*/
inttm_isdst;/*DST.[-1/0/1]*/

#ifdef__USE_BSD
longinttm_gmtoff;/*SecondseastofUTC.*/
__constchar*tm_zone;/*Timezoneabbreviation.*/
#else
longint__tm_gmtoff;/*SecondseastofUTC.*/
__constchar*__tm_zone;/*Timezoneabbreviation.*/
#endif
};

gmtime與localtime將日歷時間轉換成stuct tm類型的分解形式，只不過前者轉換成GMT時間，而后者轉換成本地時間。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机中的时间的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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