Linux コーナハードを隠ぺいしたお任せ OS を組み込みで使う可能性を探る実験リサーチ! カーネル内部とことん可視化計画 Linux応答時間の実力第 13 回専用ハードでカウントしないと意外と誤差が大きい… Linux で使う時刻最終回ファイルのタイム・スタンプを記録するなど時刻のシステムは OS の基本機能です．組み込み CPU では内部にも RTC 機能がありますが，バッテリ・バックアップ回路の容易さや精度の観点から CPU とは別に時計 IC（RTC）を実装することが多くあります．Linux では CPU 処理時間が一定でないため，時刻を CPU 内蔵タイマでカウントするソフトウェア時計を使うと誤差が生じます．そこで，高精度な時計 IC を使います．ハードウェア時計やソフトウェア時計の特徴を表 1 に示します．今回は，この外付け時計 IC を調べてみます．こんな実験今回は，外付けの時計 IC について以下を調べます．・実験 1…時計 IC（ハードウェア時計）を読み書きす特徴バッテリ・読み書精度バックアップき速度分解能ハードウェア時計時計 IC あり低速高い一般に 1 秒単位ソフトウェア変数時計なし高速低い高分解能度です．また一般的に RTC の分解能は 1s 単位であることが多く，本 RTC でもそのようになっています． CAT724 では I2C の他にも RTC の 32.768kHz 出力周波数が CPU の RCLK 端子に入力されています．RCLK は CPU 内部で CMT（コンペアマッチ・タイマ）に接続されています．伝統的な OS や自作 OS などではタイマ割り込みの際に時計変数をインクリメントして時間を計測する手法がとられることが多くあります．Linux では・実験 2…時刻分解能を調べる ● 実験用ハードウェア本連載で使っている SH-4 搭載 Linux ボード CAT724 の時計の構成を図 1 に示します． CPU と RTC は I2C バスで接続されており，時計レジスタの読み込みには I2C による通信を利用します． jiffies という変数がまさにこれに当たります．タイマ割り込みごとに jiffies がインクリメントされます．従って jiffies を数えれば現在経過した時刻が分かります． Linux では一定の間隔ごとにタイマ割り込みが発生します．タイマ周期は HZ マクロで定義されます．一般的な PC では HZ ＝ 250（4ms 周期），組み込みの SH- そのため，RTC の読み出しには時間がかかります．本 RTC は 0 〜 50℃の範囲において 25ppm 以下の精 CPUクロックを（ルネサスエレクトロニクス） 50ppmで生成する SH7724 システム・クロック分　類 ● 簡易的に済ませるソフトウェア時計る時間を測る 33.333MHz 表 1　ハードウェア時計とソフトウェア時計の特徴おさらい：時計の動作 ● 時計 IC を読み書きする時間や分解能を調べる発振器海老原祐太郎 CMT 25ppm，高精度の外部クロックでコン RX-8571LC 0∼50℃ ペアマッチ・タイマを動かす（エプソン） I2C RCLK RTC 32.768kHz タイマ割り込みはシステム・クロックを使う …精度が低いメモリソフトウェア時計として変数を格納バッテリ（キャパシタ）図 1　実験に使う SH-4 搭載ボード CAT724 のタイマ構成 2015 年 4 月号第 1 回　電源投入からカーネルが起動するまでの動作（2013 年 11 月号）第 2 回　ハード制御で需要! 割り込み処理を時間で終わらせる三つのしくみ（2013 年 12 月号）第 3 回　マルチタスク OS のキモ! タスク切り替えの基本動作（2014 年 1 月号） 149