Datorns tidtagningsförmåga (klurig)

RTC är väl fortfarande ingen direkt het tidmätare... Antar att precisionen är helt beroende på hur snabbt datorn behandlar interuppts och hur OS:et schemalägger saker. Däremot finns det väl vad jag förstått cykelräcknare inbyggda i de flesta processorer för att lättare kunna debugga/optimera och de borde man ju i så fall kunna mäta rätt bra med... Cykeltiden för 3GHz operation är väl i snabb huvudräkning ~333 picosekunder? Dessa cykelräknare är väl inte direkt tänkt att mäta kontinuerlig tid med utan snarare kanske tiden för att genoföra en viss serie operationer och jag har ingen aning om hur många bitar räknarna är på... är det nån som har mer koll?

Mjo... att mäta tiden utan att ett operativsystem körs borde ju öka precisionen något iaf. Men det måste ju fortfarande ske ett avbrott av nått slag och en avläsning av klockkretsen. Att läsa av tidien i ett OS med RT kernel behöver ju inte nödvändigtvis vara bättre. En RT kernel är ju oftast i första hand ute efter att ge förutsägbara avbrottstider hellre än toksnabba (även om det givetvis också är önskvärt). Dock kan man väl anta att de flesta operativsystem tillhandahåller nått API med någon form av "HighResolutionTimer". Hur exakta de är varierar säkert väldigt mycket.

På swec pågår ideligen djupa hårdvaruanalyser och hetska debatter om hurvida man är ATi eller Nvidia Fanboy eller inte, hurvida PS3 är skönare x360 eller inte och om man verkligen orkar med microsofts ops eller om linux is the shit.

Men precis som att datorn aldrig kan producera "riktiga" slumptal utan att man kopplar in extra hårdvara som ger datorn något att mäta känns det som att det skulle bli tvunget med nåt liknande för att få tillförlitliga resultat för tidsmätning.

Hittade iaf en svensk wiki artikel om ämnet, hoppas den kan bidra med något.

http://www.sics.se/~mn//OpenMechatronicsWiki/index.php/Timing

Räknar inte de svängningarna hos en cesium133-atom?

Har för mig från den fysik jag lärt mig att hela det metriska systemet är baserat på ljusets hastighet och cesium-atomens svängningar.

Alla processorer lär innehålla ett timerregister som ökar med 1 för varje klockcykel eller liknande.
Dock är väl klockan i en modern dator ganska ostadig som jag förstått det. Förr, när klockan baserades på en kristalloscillator var den förmodligen stabilare.
Högsta upplösningen borde var en klockcykel, kanske en halv. Dock tror jag upplösningen begränsas av klockans stabilitet och inte längden på klockcykeln.

RTCn är exakt ner till en sekund.

När datorn postar sätts en "mjuk" klocka med hjälp av en timerinterrupt från RTC. Denna klocka har en upplösning på 54,92 ms, och kommer sig av datorns huvudklocka på 14,318 MHz. Denna klocka används praktiskt taget till allt. Via PLL genereras PCIs 33 MHz, USBs 48, FSB och sist och slutligen CPUns klockfrekvens (via en PLL i CPU).

54,92 ms är den upplösning man får i DOS av timerinterrupten. Moderna operativsystem på moderna moderkort ger en upplösning på 83,809 µs eller 11,9318 ms. Picosekunder och därunder kan man glömma att räkna med en PC. Om man kodar i assembler kan man - givet att man helt kan kontrollera instruktionsflödet - kontrollera nanosekunder.

Edit: Skägg och Fred Flinta: Dagens datorer är inte sämre än äldre. Båda är lika dåliga, och den vanliga "mjuka" klockan kommer från en kristall. Må vara att det är en 18,318 MHz-kristall och ingen 32 768 Hz-klockkristall. RTC har dock en egen 32,768 kHz-klockkristall.

Edit2: Enhet...

Korrekt, inget har hänt förutom att moderna operativsystem implementerar en bättre klocka "mjuk", då med upplösning på 11,9 ms - 83,8 µs.

Det är naturligtvis inte samma klocka som tickar med intervall om 54,92 ms som tickar i säg 83,8 µs. 54,92 ms fås genom en BIOS-intrerrupt medan de andra är implementerade i OS (också via interrupt förmodar jag).

PC-platformen är en kompromiss från fösta början som lider av 25 år gamla artefakter, så en exakt tidtagning kräver nog en extern klocka.

Vad är det du försöker mäta som kräver sådan precision?

Forskare använder speciella klockor och inte PC. Det går att mäta picosekunder eller kortare med speciell elektronik eller speciella fysikaliska processer.

Ljusets hastighet beräknas genom observationer och mattematiska uträkningar där man känner till olika sträckor och därmed kan räkna ut ljusets hastighet.

Det första exprimentet sägs galileo ha utfört när han lät 2 personer med lyktor och en klocka deltaga. person ett skulle sätta på sin lyckta och exakt samtidigt sätta på klockan, när person två såg den förstes lykta tändas skulle han tända sin, första personen med klockan skulle därefter stänga av sin klocka efter att ha sett den andres ljus. Om exprimentet verkligen utfördes kan det inte ha gått så bra då människans reaktionsförmåga nog satt käppar i hjulet.

för att hålla detta inom data ramar så räknar man med att inom ett 30cm långt kretskort så tar det ljuset eller elktromagnetisk strålning om man så vill 1-miljardels sekund att färdas genom.

Njaaeee, det stämmer inte riktigt. För linux har det hänt en del, för jag har timer på µs-upplösning tack vare APIC om man ska tro på följande:

http://doc.tm.uka.de/2001/walter_ibm_linux_challenge.pdf

Um... nä.

Ljusets hastighet är numera definerad till exakt 299792458 m/s. Det är metern som räknas ut.

Hittade en mycket trevlig liten uppsats på math.ucr.edu
Finns en del på wikipedia också

Jupps, du har rätt. Tänkte inte på APIC, borde gjort min research bätte.

Jo, precis. Kristallen i en dator är på 14,318 MHz och den sista signifikanta siffran är just åttan. En bättre slipad kristall ger exaktare tid, men eftersom datorer inte är tänka som precisionsmätinstrument så använder man standardkristaller som är på 50 PPM eller värre. Klockkristallen på 32 768 Hz är stabilare, men även den har en onoggrannhet på kanske 10 PPM.

Inte alla datorer har ens så exakta kristaller om 14,318 MHz, utan det förekommer moderkort där trean (14,3 MHz) är den minsta signifikanta siffran.

I riktiga tidmätarapplikationer använder man TXCO, temperaturkompenserade kristaller eller OXCO, ungskontrollerade (kristallen värms i en liten ugn för att hålla jämn temperatur). Dylika kristalloscillatorer är flera storleksordningar dyrare än vanliga simpla kvartskristaller.

Sådana tidbasklockor brukar också synkronisera sig med jämna intervall mot ett atomur någonstans, antingen via GPS-satelliter (en gång i sekundern ungefär) eller via radio på DCF77-bandet (77,5 kHz, en gång i minuten till en gång i timmen).

Behöver man ännu bättre precision använder man ett atomur (som visserligen också innehåller kvartskristaller).

Oavsätt upplösningen på PC så är den inget bra referensur.

mm jag vet en meter är definierad av ljusets hastighet. 299792458 m/s är hastigheten i vakum. Den exakta hastigheten om jag inte minns fel fick man när man stallde upp en formel för elektromagnetisk strålning där hastigheten är beroende av mediets elektriska och magnetiska egenskaper. Man kunde sedan visa att detta även stämde för det uppmätta ljusets hastighet

Ping är inget problem om du vet hur stor den är.

Antag att du hör en klocka ringa från två kilometer, du skulle då kunna kompensera genom att ställa klockan ca sex sekunder över klockslaget.

På samma sätt med klocksignaler, låt bara klockan 'ringa' genom att samtidigt berätta dess position.

(Jag har ingen aning om hur det fungerar egentligen, sitter bara och bedriver fredags-tankesmedja... SKÅL!)

- J -

Fred Flinta:
Jag vet inte vems inlägg du svarar på, men du citerar ordet ungefär, så jag antar att du menar MBYs förklaring om att gps-signaler går ungefär en gång i sekunden. Det är dock inte liktydigt att signalen ger en upplösning på en sekund.

En analogi är om du ringer en kompis för att synkronisera din klocka med hans varje månad, så svarar han antagligen inte vilken månad det för tillfället är, utan kanske år, månad, dag, timme, minut, sekund.

Om du menade citera min post på då jag skrev "ca 6 sekunder" så beror det på att ljudet blir ungefär sex sekunder fördröjt (det varierar på tryck och temperatur, samt att jag bara räknat ett överslag.) Att beräkna hur lång tid en elektromagnetisk puls tar på sig att sändas från Frankrike eller en satellit kan nog beräknas långt exaktare än sekunden utan några problem.

Vi börjar komma ganska långt utanför ämnet nu, så jag komme inte diskutera synkronisering i denna tråd mer.

- J -

Ähh...

PPM är förkortning på "parts per million", alltså andelar per miljon. Om du tänker dig procent (andelar per hundra) och promille (andelar per tusen) så är PPM samma sak fast just andelar per miljon. Det finn PPB också, andelar per miljard (billion).

XCO är kortform för crystal controlled oscillator, dvs kristallkontrollerad oscillator. Sedan stoppar man in lite fler bokstäver för att ange vilket typ av oscillator, om den är t.ex. ungnskontrollerad eller temperaturkompenserad, osv.