基于Linux0.11内核分析：系统时间和定时

系统时间

linux系统有两个时钟：一个是由主板电池驱动的“Real Time Clock”也叫做RTC或者叫CMOS时钟，
硬件时钟。当操作系统关机的时候，用这个来记录时间，但是对于运行的系统是不用这个时间的。
另一个时间是 “System clock”也叫内核时钟或者软件时钟，是由软件根据时间中断来进行计数的，
内核时钟在系统关机的情况下是不存在的，所以，当操作系统启动的时候，内核时钟是要读取RTC时间
来进行时间同步，并且在系统关机的时候将系统时间写回RTC中进行同步。
所以：

• 内核在启动时从RTC中读取启动时的时间和日期
• 内核在需要时将时间与日期写回到RTC中

下面介绍0.11版的初始化读取RTC时间：

static _inline _syscall1(int,setup,void *,BIOS)// int setup(void * BIOS)系统调用，仅用于
// linux 初始化

// 这段宏读取CMOS 实时时钟信息。
// 0x70 是写端口号，0x80|addr 是要读取的CMOS 内存地址。
// 0x71 是读端口号。
/*
#define CMOS_READ(addr) ({ \
outb_p(0x80|addr,0x70); \
inb_p(0x71); \
})*/

#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)>>4)*10)
// 该子程序取CMOS 时钟，并设置开机时间 startup_time(为从1970-1-1-0 时起到开机时的秒数)
static void time_init(void)
{
struct tm time;

do {// 参见后面CMOS 内存列表。
time.tm_sec = CMOS_READ(0);
time.tm_min = CMOS_READ(2);
time.tm_hour = CMOS_READ(4);
time.tm_mday = CMOS_READ(7);
time.tm_mon = CMOS_READ(8);
time.tm_year = CMOS_READ(9);
} while (time.tm_sec != CMOS_READ(0));
BCD_TO_BIN(time.tm_sec);
BCD_TO_BIN(time.tm_min);
BCD_TO_BIN(time.tm_hour);
BCD_TO_BIN(time.tm_mday);
BCD_TO_BIN(time.tm_mon);
BCD_TO_BIN(time.tm_year);
time.tm_mon--;
startup_time = kernel_mktime(&time);
}

time_init();	// 设置开机启动时间 -> startup_time

long
kernel_mktime (struct tm *tm)
{
long res;
int year;

year = tm->tm_year - 70;	// 从70 年到现在经过的年数(2 位表示方式)，
// 因此会有2000 年问题。
/* magic offsets (y+1) needed to get leapyears right. */
/* 为了获得正确的闰年数，这里需要这样一个魔幻偏值(y+1) */
res = YEAR * year + DAY * ((year + 1) / 4);	// 这些年经过的秒数时间 + 每个闰年时多1 天
res += month[tm->tm_mon];	// 的秒数时间，在加上当年到当月时的秒数。
/* and (y+2) here. If it wasn't a leap-year, we have to adjust */
/* 以及(y+2)。如果(y+2)不是闰年，那么我们就必须进行调整(减去一天的秒数时间)。 */
if (tm->tm_mon > 1 && ((year + 2) % 4))
res -= DAY;
res += DAY * (tm->tm_mday - 1);	// 再加上本月过去的天数的秒数时间。
res += HOUR * tm->tm_hour;	// 再加上当天过去的小时数的秒数时间。
res += MINUTE * tm->tm_min;	// 再加上1 小时内过去的分钟数的秒数时间。
res += tm->tm_sec;		// 再加上1 分钟内已过的秒数。
return res;			// 即等于从1970 年以来经过的秒数时间。
}

系统定时

系统每个一个时间段就发出一个时钟中断请求（IRQ0）信号。这个时间爱你节拍就是操作系统的运行脉搏，称为1个系统滴答或一个系统时钟周期。
每经过1个滴答时间，系统就会调用一次时钟中断处理程序（timer_interrupt）。
每发生一次时钟中断 jiffies 变量的值就增1,然后调用C函数 do_timer()函数，调用是所带的参数CPL是从被中断程序的段选择符（保存在堆栈中的CS段寄存器）中取得的当钱代码特权级CPL。do_timer（）函数根据特权级对当前进程运行时间作累计，CPL=0：表示运行在内核态，内核态运行时间统计值stime增1，否则用户态时间统计值增1.
时间片
时间片是一个进程在被切换掉之前所能持续运行的CPU时间，单位是滴答数。
如果进程时间片值递减后大于0,表示其时间片未用完，于是就退出 do_timer（）继续运行当前进程，如果此时时间片已经递减为0,程序就会根据被中断程序的级别来确定进一步的处理方法。

若被中断的当前进程是工作在用户态的，则do_timer（）就会调用调度程序 schedule() 切换到其它进程取运行。
如果被中断的当前进程工作在内核态，也即在内核态中运行的程序被中断，则 do_timer() 会立即退出。
因此这样的处理方式决定了linux系统的进程在内核态运行时不会被调度程序切换，也即进程在内核态中不可抢占，但在用户态中可以被抢占。
（linux 2.4 内核起，内核空间低优先级的进程也能被高优先级的进程抢占，从而使系统响应性能最大提高200%）