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Como un reloj de chips Trabaja en un PC

Por una variedad de razones, incluyendo el control de la revisión, la seguridad y el control de la red, el ordenador personal moderno (PC) debe tener un estándar de tiempo preciso. Esto se realiza típicamente con un subsistema referido como un "reloj de tiempo real" (RTC).

Un subsistema de reloj en un PC tiene tres componentes principales de hardware. La primera de ellas es una base de tiempo, comúnmente un cristal o oscilador de cristal. El segundo componente principal es una división por la red, mientras que el componente final consiste en registros lógicos y de memoria.

El subsistema de reloj de frecuencia tiene su propia fuente de alimentación, por lo general una pequeña batería, de modo que pueda seguir funcionando mientras que el sistema de ordenador está apagado. Esto permite a su ordenador para mantener el tiempo, incluso cuando la máquina está apagada.

La base de tiempos

Echar un vistazo a cualquier placa de circuito impreso (PCB) desde un ordenador y podrás ver varios pequeños componentes metálicos grises, por lo general en forma de óvalo. Estos son los osciladores y son el corazón de cualquier sistema de tiempo. Un oscilador vibra. Cuando se suministra el voltaje (potencia) a un oscilador, el dispositivo comenzará a vibrar a una velocidad constante. El oscilador convierte esta vibración mecánica en una señal eléctrica que tiene la misma frecuencia que la vibración. Esta señal puede ser a una frecuencia de entre 3 kilohercios (KHz) y 20 megahercios (MHz), lo que significa que los conmutadores de señal eléctrica de "OFF" a "Sí" a entre 3.000 y 20 millones de veces por segundo.

Los osciladores se construyen de tal manera que su vibración se mantiene constante a través de diferentes temperaturas y voltajes. osciladores de frecuencias más altas son más precisos pero causan otros problemas, incluyendo el aumento del consumo de energía, lo cual es una preocupación en dispositivos electrónicos portátiles.

División por la Red

La salida del oscilador típicamente se introduce en la RTC, por lo general un circuito integrado que, o bien se coloca por sí mismo, o se incluye como parte de un conjunto de chips.

La primera porción de un RTC es una red de división por. Una división por la red es una serie de puertas electrónicas diseñadas para reducir la frecuencia de la señal suministrada por el oscilador. La primera etapa de la red de división por contará los impulsos procedentes del oscilador y no hacer nada durante los primeros 255 pulsos. Sin embargo, en el pulso 256a recibido, se enviará un pulso a la siguiente etapa de la red de división por.

La segunda etapa de la división por funciones de red al igual que el primero, por lo que también está contando a 256. Cuando la segunda etapa recibe su pulso 256a, envía un pulso a la tercera etapa de la red, y así sucesivamente.

El resultado es la primera etapa divide efectivamente la salida del oscilador por 256, la segunda etapa divide la salida del oscilador por 256 al cuadrado o 65.536. La tercera etapa se dividirá la frecuencia del oscilador por 256 al cubo, o 16,7 millones.

Tanto el número de etapas y el número de cuentas que cada etapa requiere se pueden ajustar fácilmente, por lo que la frecuencia del oscilador se pueden dividir por cualquier número entero.

En nuestro ejemplo anterior, tres etapas de 256 contadores de impulsos serían convertir la salida de un oscilador de 16,7 MHz en un impulso de 1 Hz, o 1 pulso por segundo.

La lógica y Registros

La lógica restante en el chip RTC no hace más que segundos de conteo y los resultados posteriores. El chip sabe cuántos segundos se encuentran en un minuto, ¿cuántos minutos en una hora y así sucesivamente. También dispone de datos sobre el número de días de cada mes, cuando se producen los años bisiestos y un algoritmo para calcular el día de la semana a partir de una fecha.

Al configurar el reloj en un equipo, le está dando a este chip de un punto de partida. Una vez que se conoce la hora actual, lo único que hace es contar los segundos basados ​​en conseguir un pulso por segundo de la división por la red.

El chip tiene registros de datos (ubicaciones de memoria) donde se almacena el tiempo en horas, minutos y segundos y también la fecha, mes y año.

El microprocesador en el equipo sabe dónde están estos lugares y se puede acceder a ellos en cualquier momento hay una necesidad de saber la hora y / o fecha.

El microprocesador también es capaz de ajustar el tiempo, ya sea en respuesta a la entrada del usuario, o desde un servidor de tiempo de gobierno o de red. En este caso, el procesador escribe sobre el tiempo en los registros de memoria RTC, y el RTC empieza a contar a partir de este nuevo tiempo.

Reloj blando

Algunos equipos no usan un chip RTC separada sino que se basan en el microprocesador para mantener su propio tiempo. Para ello, el microprocesador esencialmente imita el comportamiento del chip RTC. Se puede hacer esto, ya que por lo general tiene su propia base de tiempos y redes divisoras.

Mientras que ahorra el costo de un chip de RTC, esta solución puede ser considerablemente menos precisa. Cuando el equipo está sujeto a una gran carga de trabajo, tales como procesamiento de gráficos, el microprocesador puede no tener suficiente poder de procesamiento para completar todas sus tareas asignadas, así como actualizar los registros de hora y fecha. Puesto que hay normalmente las tareas de prioridad más baja, el reloj puede funcionar bien lento.