第五章学习笔记

一、课本知识

摘要：

本章讨论了定时器和定时器服务；介绍了硬件定时器的原理和基于Intel x86的PC中的硬件定时器；讲解了CPU操作和中断处理；描述了Linux中与定时器相关的系统调用、库函数和定时器服务命令；探讨了进程间隔定时器、定时器生成的信号，并通过示例演示了进程间隔定时器。编程项目的目的是要在一个多任务处理系统中实现定时器、定时器中断和间隔定时器、多任务处理系统作为一个Linux进程运行，该系统是Linux进程内并发任务的一个虚拟CPU。Linux进程的实时模式间隔定时器被设计为定期生成SIGALRM信号捕捉器作为定时器的中断处理程序。

5.1硬件定时器

定时器是由时钟源和可编程计数器组成的硬件设备。时钟源通常是一个晶体振荡器，会产生周期性电信号，以精确的频率驱动计数器

5.2个人计算机定时器

基于Intel x86额个人计算机有数个定时器（Bovet和Cesati 2005）

实时时钟RTC
可编程间隔定时器PIT
多核CPU中的本地定时器
高分辨率定时器

5.3CPU操作

每个CPU都有一个程序计数器（PC）~~也称为指令指针（IP）~~，以及一个标志或状态寄存器（SR）、一个堆栈指针（SP）和几个通用寄存器，当PC指向内存中要执行的下一条指令时，SR包含CPU的当前状态，如操作模式、中断掩码和条件码，SP指向当前堆栈栈顶。堆栈是CPU用于特殊操作（如push、pop调用和返回等）的一个内存区域。CPU操作可通过无限循环进行建模。

由于无效地址、非法指令、越权等原因，可能会出现一个错误状态，称为异常或陷阱。当CPU遇到异常时，它会根据内存中预先安装的指针来执行软件中的异常处理程序。
在每条指令执行结束时，CPU会检查挂起的中断。中断是I/O设备或协处理器发送给CPU的外部信号，请求CPU服务。如果有挂起的中断请求，但是CPU未处于接受中断的状态，即它的状态寄存器已经屏蔽了中断，CPU会忽略中断请求，继续执行下一条命令。否则，它将直接执行中断处理。