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时钟与计算机网络中的时钟同步 冯　积　社 (西安交通大学软件学院 　陕西西安 　710049) 计算机中的时钟 的时钟都会产生 几乎所有的计算机中都会有专用线路用于计时 , 差异。 ( ) 人们也常用“时钟”clock 来称呼它 ;其实 ,应该称为 在一些如实 ( ) “计时器”timer 。计算机中的计时器是一个经过精 时系统的计算机 密加工的石英晶体 ,这种石英晶体在有电压的作用 中 ,准确可靠的时钟是非常重要的 ,而且还要求计算 时 ,会以非常良好的固定频率发生振荡 ,相应地对每 机的时钟必须与外界的钟表时间一致。这样就产生 一个石英晶体赋予两个记录器 :一个称为计数器 ,另 两个问题 :如何使计算机的时钟与外界的钟表保持 一个称为复位计数器。晶体每发生一次振荡计数器 一致 ,如何使同一大型计算机系统中所有的计算机 就会减少一个单位 ,当计数器上的数值变为零时 ,系 的时钟同步。 统就会相应地产生一个中断 ,并通过复位计数器将计 秒的定义 数器的值恢复到初始值 ,这样就可以设计出每秒产生 为了回答上面的问题 ,我们先介绍“秒”这个国 ( ) 60 次中断 或想要的次数的中断 的频率的“计时器”, 际单位是如何定义的。从 17 世纪发明了机械钟表 并把每一次的中断称为一个时钟脉冲。 以来,时间的度量是采用天文学上的相关概念 :把两 当第一次启动计算机系统时 ,系统通常会要求 次连续的太阳升到地平面最高点处之间的时间称为 用户输入日期和时间 ,然后将其转换成数字信息并 一个太阳日 ,因为一天有 24 小时 ,每一小时有 3600 ( ) 保存到计算机的内存 CMOS RAM 中 ,大多数计算 秒 ,一天就有 86400 秒 ,这样就定义1/ 86400 的太阳 机都有一个专为 CMOS RAM 提供电源的电池 ,通常 日为一个太阳秒。 被称为 CMOS 电池,这样以后每次启动计算机系统 在 20 世纪 40 年代 , 当人们确认地球的自转速 时 ,就再不需要用户输入日期和时间了。在每一个 度不是一个恒定的常数 ,而是由于受到潮汐和空气 时钟脉冲里 , 中断服务程序都会向内存中的时间计 等因素的影响 ,是一个逐渐在变慢的变数。人们通 数器上增加 1 ,这样通过软件控制的时钟会保持计 过研究古生物珊瑚的生长特征后认为在 30 亿年前 , 算机中日期和时间与实际的日期和时间的一致性。 一年为 400 天 ,这说明一天的时间在逐渐延长 ,另一 但细心的电脑用户会发现 ,时间长了 , 自己电脑的时 方面 ,虽然一天的时间总的趋势是在延长 ,但由于受 钟会发生偏差 ,常常会同自己当时定时用的手表或 地球内部不规则因素的影响 ,一天的时间也会偶尔 钟表的时间不一致 ,这到底是什么原因造成的呢 ? 变短。因此为了比较准确的定义一个太阳秒 ,天文 要回答这个问题 ,等读完了下面的内容后就会明白。 学家们只好通过将一个比较长的时期内的天数进行 对于单独使用的计算机 ,它的时钟稍有偏差是 计算平均数后再用 86400 去除 ,这样就得到了“平均 无关紧要的 ,因为本机上所有的程序都使用本机的 太阳秒”,这种计时