对 Linux 时间的理解一直很零散、片面，这次下决心系统的整理下。

    在 x86 体系结构上，总体来说，存在两种与时间相关的硬件：时钟和定时器。前者相当于手表，记录绝对时间，后者相当于秒表，记录相对时间。但其实两者都可归结为定时器。以下就分别说开来。

    先说简单的吧：时钟，也称为实时时钟，Real Time Clock(RTC)。在所有的 PC 上都存在，在硬件上，它独立于 CPU 和其它所有芯片，是和 CMOS 集成在一起的，依靠主板上的微型电池供电。这就是为什么系统关机后，时间也不会受到影响。RTC 能在 IRQ8 上发出周期性的中断，频率在 2-8192HZ 之间。此外，就像手表也可以用来记时一样，RTC 也支持对其进行编程，以使当 RTC 到达某个特定的值时激活 IRQ8 总线，即把它当成秒表来使用。当然，Linux 只利用它来获取时间和日期的，在系统启动的时候，内核通过读取 RTC 来初始化 xtime 变量，再结合系统启动时间(用啥来表示待会会提到)，就能计算出当前时间。

    其实对于 RTC 的理解，以上就足够了。后续待补充的，是 Linux 内核初始化及更新 xtime 的具体实现。

    接下来就谈谈相对复杂的定时器。

    跟时钟不同，定时器关注的是相对时间。每当设定的时间到了，定时器就会跳出来提醒你，就如同每天早上叫你起床的闹钟。有两点，第一，设定的时间到了，也即周期性的时间，是如何实现的？第二，如何跳出来？

    在 x86 体系结构中有多种定时器：

    1. TSC(Time Stamp Counter)

    利用 64 位的时间戳计数器寄存器来实现，接收外部振荡器的时钟信号，在每个时钟信号到来时加 1。所谓的时钟信号，是指有固定周期并与运行无关的信号量，对应于 CPU 的主频。例如当 CPU 的主频为 1GHz，那么 TSC 每纳秒增加 1 次。

    可以看到，该计数器的增长是非常快的，那是否会产生溢出呢？算算便知：假设 CPU 主频为 10G，2^63/10^10，结果约为 29 年，足够用了。

    利用该寄存器，可以获得非常精确的时间测量。事实上，Linux 也是据此来确定 CPU 的主频。calibrate_tsc() 函数通过计算一个大约在 5ms 的时间间隔内所产生的时钟信号的个数，来算出 CPU 的实际频率。因为编译内核时并不会声明该频率，所以同一内核映象可以运行在任何时钟频率的 CPU 上。

    通过汇编指令 rdtsc 可以读取该寄存器的值。所谓性能应该是计算出来的而不是测试出来的，该指令提供了一种计算的途径，后面会专门介绍。

    2. PIT(Programmable Interval Timer)

    每个 IBM 兼容 PC 都至少包含一个 PIT。如果觉得很枯燥、记忆起来有点困难的话，那就记住这个 Programmable，可编程。这个很关键。谁会去对它编程呢？当然是伟大的 Linux 内核了。好，前戏谈完，即将正式进入主题了。

    首先，既然是间隔定时器，那间隔是多少？如何确定下来的呢？答案叫 HZ，也叫 tick rate。Linux 内核依据这个值，对该定时器编程。在 Linux 2.5 之后，HZ 从 100 调整到了 1000。这个 1/HZ 的间隔也成为 tick，翻译成中文叫节拍或者滴答。说到这里，你会不会有困惑：1/1000 秒也才 1ms，这个精度也太差了吧，像 us、ns 之类的精度，依靠这个定时器，怎么能达到呢。这个问题很好，但我们暂时先不回答。

    其次，如何通知定时的时间已到。估计你也猜到了，答案是中断。PIT 使用的中断号是 IRQ0。

    有了以上两点，我们就能知道，PIT 永远以内核确定的固定频率，不停的发出中断。所谓的系统定时器，指的就是 PIT。而这个中断，就是大名鼎鼎的时钟中断，看看中断里都干了啥事情，就知道其地位了：

    1. 更新系统运行时间

    2. 更新实际时间

    3. 检查当前进程是否已经耗尽了时间片，如果是，则重新调度

    4. 在 smp 系统上，均衡调度程序中各处理器上的运行队列

    是不是都是些高大上的事情？

    对于 HZ 应该设置成多少的问题，显然，越高越精确，但是系统的负载也越重。结论是：

    1. 没有证据显示，对系统中所有程序而言，频率为 1000 比频率为 100 更合适；

    2. 在现代计算机系统上，时钟频率为 1000HZ 不会导致难以接受的负担，并且不会对系统性能造成较大的影响。

    这些说完后，就可以引出 jiffies 这个内核中的全局变量了。jiffies 记录的是系统启动以来产生的节拍总数，也即时钟中断的总数。因为一秒钟内时钟中断的次数等于 HZ，所以 jiffies 一秒内的增加值也就为 HZ。所以，有以下转换公式：

    秒 = jiffies / HZ

    或者：

    jiffies = 秒 * HZ

    话说，除了了解概念之外，还必须理解、必须使用过，方能真正掌握。对于 PIT、HZ、tick 等等，应该是理解了，但是 jiffies 是用来干嘛的、什么地方能用到呢？