Jokainen elektroniikan tai tietojenkäsittelyn fani tietää, että päivittäin käyttämämme tietokoneet on varustettu reaaliaikainen kello ja että emolevyjen integroidun akun ansiosta kello on aina ajoissa, vaikka tietokone irrotettaisiin verkkovirrasta. stream. Mutta oletko koskaan ihmetellyt Näin se toimii ja erityisesti, mitä hyötyä siitä on onko tietokoneessa tämä sisäinen kello?
Tietokoneen sisäisessä reaaliaikaisessa kellossa on apuohjelma, joka ylittää paljon peliajan näyttämisen tehtäväpalkissa, ja toisin sanoen, kuten aiomme kirjaimellisesti selittää alla, tietokone ei voisi toimia ilman sitä. Miksi? Selitämme sen sinulle heti perusteellisesti, mutta esikatseluna kerromme sinulle, että ilman tätä kelloa PC -prosessori ei tiedä milloin sen on suoritettava laskelmat.
Mikä on reaaliaikainen kello tai RTC ja mihin se on tarkoitettu?
Reaaliaikainen kello, joka tunnetaan myös nimellä RTC sen lyhenne englanniksi ” reaaliaikainen kello ", On tietokoneen kello, yleensä integroidun piirin muodossa (emolevyissä se on vain yksi monista siruista), jonka ainoa tarkoitus on pitää aikaa. Luonnollisesti se laskee tunteja, minuutteja, sekunteja, kuukausia, päiviä ja jopa vuosia.
RTC: t löytyvät sekä tietokoneista (pöytätietokoneet ja kannettavat tietokoneet) että integroiduista järjestelmistä, palvelimista ja kaikista elektronisista komponenteista, joissa on prosessori, koska nämä elementit vaativat tarkka kronometri niiden toiminnalle, kuten selitämme pian. On tärkeää jatkaa työskentelyä myös silloin, kun tietokone on sammutettu tai akku on sammutettu, minkä vuoksi niissä on yleensä akku CR1220- tai CR2032 -muodossa joka takaa itsenäisen toiminnan vuosien ajan.
Tietokoneesi reaaliaikaisen kellon on kyettävä pitämään aika tarkasti, vaikka laite olisi sammutettu, koska sitä käytetään usein laitteen käynnistämiseen tai tapahtumien, kuten herätyskellojen, käynnistämiseen. Vanhempien järjestelmien integroidut piirit käyttävät litiumakkuja, kun taas jotkut nykyaikaiset laitteet käyttävät apuakkuja (kuten mainitsemamme akku) tai jopa superkondensaattoreita. RTC -IC: t, jotka käyttävät superkondensaattoreita, ovat ladattavia, ja ne voidaan juottaa halutessasi, mutta kuten olemme maininneet tänään, useimmat käyttävät akkua, joka irrotettuna palauttaa RTC: n aloituspisteeseen (ja sinun on palattava asettamaan järjestelmän aika) .
RTC -IC: t säätelevät aikaa kideoskillaattorin avulla, joten ne eivät ole riippuvaisia kellosignaaleista, kuten useimmat laitteistokellot (kuten prosessori, joka riippuu tästä reaaliaikaisesta kellosta). Sen lisäksi, että hän on vastuussa järjestelmän ja sen kellon ajoitustoiminnosta, reaaliaikainen kello varmistaa, että kaikki järjestelmän prosessit ovat synkronoitu oikein, mikä on välttämätöntä suorittimen toiminnan kannalta. Vaikka jotkut saattavat väittää, että tämä on sisäisen järjestelmän kellon tehtävä, se riippuu itse asiassa RTC: stä.
RTC: n käytön etuja tietokoneella ovat:
- RTC -IC: t ovat osoittautuneet tarpeellisemmiksi kuin muut menetelmät, kuten ohjaimen ajastimen ohjelmointi.
- Se vapauttaa pääjärjestelmän kriittisistä ajoitustehtävistä.
- Siinä on alhainen virrankulutus ja lähes täydellinen taajuuden vakaus jopa alhaisella akulla.
Miten RTC toimii tietokoneessa?
Reaaliaikaisen kellon tiedot voidaan lukea a mikroprosessori , yleensä sarjaliitännän kautta, jotta ohjelmisto tai laiteohjelmisto voi suorittaa ajasta riippuvia toimintoja. Prosessori synkronoi järjestelmäajan RTC: n kanssa absoluuttisessa aikaviitteessä, ja olematta kuin atomikello, sillä ei ole käytännössä mitään poikkeamaa, mikä mahdollistaa suorittimen suorittavan tarkat laskelmat. Yllä olevassa kuvassa näet yksinkertaisen RTC -moduulin toimintakaavion.
RTC on tyypillisesti kytketty keskusyksikköön SPI- tai I2C -sarjaväylä , ja se voi sisältää useita muita toimintoja, kuten varmuuskopiomuistin, vahtikoiran ajastimen prosessorin toiminnan seuraamiseksi tai ajastimen luoda reaaliaikaisia tapahtumia . Joissakin RTC-laitteissa on toisen tai minuutin keskeytyslähdöt, ja ne ovat riittävän älykkäitä ja itsenäisiä karkausvuodet .
Reaaliaikainen kello pitää aikansa laskemalla jaksot oskillaattori , yleensä valmistettu kvartsikiteestä ja toimii 32.768 KHz: n taajuudella . Tämän avulla RTC voi havaita 50/60 Hz: n aaltoilun virtalähteestä tai havaita ja kerätä siirtymiä GPS -yksikön rastista. RTC, joka tekee tämän, toimii kuin vaihelukittu silmukka (PLL) ja muuttaa sisäisen kellon ohjeen lukita se ulkoiseen signaaliin. Jos RTC menettää ulkoisen ohjeen, se voi havaita tämän tapahtuman uudelleen (koska PLL poistuu lukosta) ja toimia itsenäisesti sisäisen oskillaattorinsa kanssa.
RTC, joka toimii omasta sisäisestä ohjeestaan, integroi a virhemarginaali jotka liittyvät kristalliviittauksen absoluuttiseen tarkkuuteen, ja niihin vaikuttavat monet olosuhteet, mukaan lukien lämpötila . Kiteet on suunniteltu toimimaan lämpötila -alueella -10 ° C -60 ° C, ja niiden tarkkuus heikkenee, jos lämpötila poikkeaa tästä alueesta.
Joissakin RTC-laitteissa on sisäänrakennettu lämpötilan kompensointi, joka voi laajentaa ja parantaa kvartsioskillaattorin tarkkuutta. Kiteet myös vanhenevat, ja tämä muuttaa niiden fyysistä luonnetta niin, että ajan myötä ne menettävät tarkkuutensa. Tyypillisten PC-laitteistojen halpojen kiteiden taajuustoleranssi on +/- 20 ppm (miljoonasosaa). Tämä tarkoittaa sitä, että tämän virhemarginaalin omaava kide voi ajautua jopa 72 ms tunnissa tai 1.7 sekuntia päivässä, joten ne vaativat toisinaan kalibrointia.
RTC: hen kytketty prosessori saa päivitetyn järjestelmäajan ja kirjoittaa tämän uuden arvon jatkuvasti RTC: hen näiden poikkeamien välttämiseksi, eli CPU kalibroi jatkuvasti RTC: tä jatkuvasti pitää se aina tarkana.
