वास्तविक समय घड़ी
एक वास्तविक समय घड़ी (आरटीसी) एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है ( अधिकांशतः एक एकीकृत परिपथ के रूप में) जो समय बीतने को मापता है।
चूँकि यह शब्द अधिकांशतः व्यक्तिगत कंप्यूटर, सर्वर (कंप्यूटिंग) और अंतः स्थापित प्रणाली में उपकरणों को संदर्भित करता है, आरटीसी लगभग किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में उपस्थित होते हैं जिन्हें दिन का स्पष्ट समय रखने की आवश्यकता होती है।
शब्दावली
रीयल-टाइम क्लॉक शब्द का उपयोग साधारण घड़ी संकेत के साथ अस्पष्टता से बचने के लिए किया जाता है जो केवल सिग्नल (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) हैं जो डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करते हैं, और मानव इकाइयों में समय की गणना नहीं करते हैं। आरटीसी को रीयल-टाइम कंप्यूटिंग के साथ अस्पष्ट नहीं होना चाहिए जो अपने तीन-अक्षर का संक्षिप्त नाम साझा करता है किंतु सीधे दिन के समय से संबंधित नहीं होता है।
उद्देश्य
चूँकि समय कीपिंग आरटीसी के बिना की जा सकती है,[1] एक का उपयोग करने से लाभ होता है:
- कम विद्युत् की खपत[2] (वैकल्पिक शक्ति से चलते समय महत्वपूर्ण)
- समय-महत्वपूर्ण कार्यों के लिए मुख्य प्रणाली को मुक्त करता है
- कभी-कभी अन्य विधियों की तुलना में अधिक स्पष्ट
एक जीपीएस रिसीवर अपने आरटीसी के अनुसार, वर्तमान समय की तुलना उस समय से करके अपने स्टार्टअप समय को छोटा कर सकता है, जिस समय उसे अंतिम बार वैध सिग्नल मिला था।[3] यदि कुछ घंटों से कम समय हो गया है तो पिछली पंचांग अभी भी प्रयोग करने योग्य है।
कुछ मदरबोर्ड रीयल टाइम क्लॉक के बिना बनाए जाते हैं। वास्तविक समय की घड़ी या तो पैसे बचाने की इच्छा से बाहर हो जाती है (जैसा कि रास्पबेरी पाई सिस्टम आर्किटेक्चर में) या क्योंकि वास्तविक समय घड़ियों की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं हो सकती है (जैसा कि अरुडिनो बोर्डों और संगत सिस्टम सिस्टम आर्किटेक्चर की सूची में है)[4]).
शक्ति स्रोत
आरटीसी के पास अधिकांशतः विद्युत् का वैकल्पिक स्रोत होता है, इसलिए जब विद्युत् का प्राथमिक स्रोत बंद या अनुपलब्ध होता है तो वे समय प्रसारित रख सकते हैं। विद्युत् का यह वैकल्पिक स्रोत पुराने सिस्टम में सामान्यतः लिथियम बैटरी है, किंतु कुछ नए सिस्टम सुपरकैपेसिटर का उपयोग करते हैं,[5][6] क्योंकि वे रिचार्जेबल हैं और सोल्डर किए जा सकता है। वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत बैटरी समर्थित रैम को भी विद्युत् की आपूर्ति कर सकता है।[7]
समय
अधिकांश आरटीसी एक क्रिस्टल ऑसिलेटर का उपयोग करते हैं,[8][9] किंतु कुछ के पास उपयोगिता आवृत्ति का उपयोग करने का विकल्प होता है।[10] क्रिस्टल आवृत्ति सामान्यतः 32.768 किलोहर्ट्ज़ होती है,[8] क्वार्ट्ज घड़ी में समान आवृत्ति का उपयोग किया जाता है। ठीक 215 होना चक्र प्रति सेकंड, सरल बाइनरी काउंटर परिपथ के साथ उपयोग करने के लिए यह एक सुविधाजनक दर है। मानव श्रवण सीमा से ऊपर रहते हुए कम आवृत्ति विद्युत् बचाती है। इन क्रिस्टलों के क्वार्टज स्वरित्र द्विभुज का आकार तापमान से अधिक नहीं बदलता है, इसलिए तापमान इसकी आवृत्ति में अधिक परिवर्तन नहीं करता है।
कुछ आरटीसी आरटीसी के सिलिकॉन चिप पर एक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम रेज़ोनेटर का उपयोग करते हैं। यह इसके अतिरिक्त भाग की संख्या को कम करके आरटीसी के आकार और निवेश को कम करता है। क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर की तुलना में माइक्रोमैकेनिकल रेज़ोनेटर तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। तो, ये इलेक्ट्रॉनिक थर्मामीटर और इलेक्ट्रॉनिक लॉजिक का उपयोग करके तापमान परिवर्तन के लिए क्षतिपूर्ति करते हैं।[11]
विशिष्ट क्रिस्टल आरटीसी सटीकता विनिर्देश ±100 से ±20 भाग प्रति मिलियन (प्रति दिन 8.6 से 1.7 सेकंड) तक होते हैं, किंतु तापमान-क्षतिपूर्ति वाले आरटीसी आईसी 5 भाग प्रति मिलियन से कम तक स्पष्ट उपलब्ध हैं।[12][13] व्यावहारिक रूप से, यह आकाशीय नेविगेशन, क्रोनोमीटर का उत्कृष्ट कार्य करने के लिए अधिक अच्छा है। 2011 में, चिप-स्केल परमाणु घड़ियाँ उपलब्ध हुईं। चूँकि बहुत अधिक मूल्यवान और बिजली की खपत करने वाले (120 मेगावाट बनाम <1 μW), वे समय को 50 भागों प्रति ट्रिलियन (5×10−11) के अंदर रखते हैं।[14]
उदाहरण
कई एकीकृत परिपथ निर्माता आरटीसी बनाते हैं, जिनमें एप्सन इंटरसिल, आईडीटी, मैक्सिम, एनएक्सपी अर्धचालक टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और रिको सम्मिलित हैं। सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य आरटीसी मैक्सिम इंटीग्रेटेड डीएस1307 है।
आरटीसी को 1984 में आईबीएम पीसी/एटी द्वारा पीसी संगत के लिए प्रस्तुत किया गया था, जिसमें मोटोरोला एमसी146818 आरटीसी का उपयोग किया गया था।[15][16] इसके पश्चात में, डलास अर्धचालक ने संगत आरटीसी बनाए, जो अधिकांशतः पुराने व्यक्तिगत कंप्यूटरों में उपयोग किए जाते थे, और उनकी विशिष्ट काली बैटरी कैप और सिल्कस्क्रीन वाले लोगो के कारण मदरबोर्ड पर आसानी से पाए जाते हैं।
नए कंप्यूटर सिस्टम में, आरटीसी को साउथब्रिज (कंप्यूटिंग) चिप में एकीकृत किया गया है।[17][18]
कुछ माइक्रोकंट्रोलर में वास्तविक समय की घड़ी अंतर्निहित होती है, सामान्यतः केवल वे ही जिनमें कई अन्य सुविधाएं और बाह्य उपकरण होते हैं।
रेडियो आधारित आरटीसी
कुछ आधुनिक कंप्यूटर डिजिटल रेडियो द्वारा घड़ी की जानकारी प्राप्त करते हैं और इसका उपयोग समय-मानकों को बढ़ावा देने के लिए करते हैं। दो सामान्य विधियाँ हैं: अधिकांश सेल फोन प्रोटोकॉल (जैसे एलटीई (दूरसंचार)) सीधे वर्तमान स्थानीय समय प्रदान करते हैं। यदि इंटरनेट रेडियो उपलब्ध है, तो कंप्यूटर नेटवर्क टाइम प्रोटोकॉल का उपयोग कर सकता है। स्थानीय समय सर्वर के रूप में उपयोग किए जाने वाले कंप्यूटर कभी-कभी जीपीएस का उपयोग करते हैं[19] या अअति-निम्न आवृत्ति रेडियो प्रसारण एक राष्ट्रीय मानक संगठन (अथार्त एक रेडियो घड़ी) द्वारा प्रसारित किया जाता है[20]
सॉफ्टवेयर आधारित आरटीसी
निम्नलिखित सिस्टम एम्बेडेड सिस्टम प्रोग्रामर के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है, जिन्हें कभी-कभी उन सिस्टमों में आरटीसी का निर्माण करना पड़ता है जिनमें उनकी कमी होती है। अधिकांश कंप्यूटरों में एक या एक से अधिक हार्डवेयर टाइमर होते हैं जो क्वार्ट्ज क्रिस्टल या सिरेमिक गुंजयमान यंत्र से समय के संकेतों का उपयोग करते हैं। इनमें त्रुटिपूर्ण निरपेक्ष समय (प्रति मिलियन 100 से अधिक भाग) जो अभी तक बहुत दोहराने योग्य है ( अधिकांशतः 1 पीपीएम से कम) सॉफ्टवेयर इन्हें स्पष्ट आरटीसी में बनाने के लिए गणित कर सकता है। हार्डवेयर टाइमर एक आवधिक व्यवधान उत्पन्न कर सकता है, उदा। 50 हर्ट्ज, एक ऐतिहासिक आरटीसी की नकल करने के लिए (नीचे देखें)। चूँकि यह स्पष्ट ता के लिए समय श्रृंखला को समायोजित करने के लिए गणित का उपयोग करता है:
समय = समय + दर।
जब "समय" चर एक स्थिरांक से अधिक हो जाता है, सामान्यतः दो की शक्ति, नाममात्र, गणना की गई घड़ी का समय (जैसे, एक सेकंड के 1/50 के लिए) को "समय" से घटा दिया जाता है, और घड़ी की समय-श्रृंखला सॉफ़्टवेयर को प्रयुक्त किया जाता है सेकंड सेकंड आदि के अंशों की गणना करें। समय और दर के लिए 32-बिट चर के साथ, "दर" का गणितीय रिज़ॉल्यूशन प्रति अरब एक भाग से अधिक हो सकता है। घड़ी स्पष्ट रहती है क्योंकि यह कभी-कभी सेकंड का एक अंश छोड़ देती है, या दो अंश बढ़ जाती है। आरटीसी के लगभग सभी वास्तविक उपयोगों के लिए छोटा स्किप ("घबराना") अगोचर है।
इस प्रणाली के साथ जटिलता परिवर्तनीय दर के लिए तात्कालिक सही मूल्य निर्धारित कर रही है। सबसे सरल प्रणाली घड़ी की दो सेटिंग्स के बीच आरटीसी समय और संदर्भ समय को ट्रैक करती है, और दर खोजने के लिए संदर्भ समय को आरटीसी समय से विभाजित करती है। इंटरनेट का समय अधिकांशतः 20 मिलीसेकंड से कम के लिए स्पष्ट होता है, इसलिए सेटिंग्स के बीच अलगाव के 8000 या अधिक सेकंड (2.2 या अधिक घंटे) सामान्यतः क्रोनोमीटर जैसा पाने के लिए चालीस मिलीसेकंड (या उससे कम) त्रुटि को 5 भागों प्रति मिलियन से कम में विभाजित कर सकते हैं। शुद्धता इस प्रणाली के साथ मुख्य जटिलता दिनांक और समय को सेकंड की गिनती में परिवर्तित करना है, किंतु विधियाँ सर्वविदित हैं।[21]
यदि एक इकाई के बंद होने पर आरटीसी चलता है, तो सामान्यतः आरटीसी दो दरों पर चलेगा जब एक इकाई चालू होती है और जब दूसरी बंद होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक राज्य में तापमान और विद्युत् आपूर्ति वोल्टेज सुसंगत है। इन स्थितियों को समायोजित करने के लिए, सॉफ्टवेयर दो दरों की गणना करता है। सबसे पहले सॉफ्टवेयर आरटीसी समय, संदर्भ समय, सेकंड और ऑफ सेकंड पर पिछले तीन बार के बीच दो अंतरालों के लिए रिकॉर्ड करता है जो घड़ी सेट है। इसका उपयोग करते हुए, यह दो अंतरालों की स्पष्ट ता को माप सकता है, प्रत्येक अंतराल में ऑन और ऑफ सेकंड का एक अलग वितरण होता है। दर गणित दो दरों की गणना करने के लिए दो रैखिक समीकरणों को हल करता है, एक चालू के लिए और दूसरा बंद के लिए उपस्थित है।
एक अन्य दृष्टिकोण एक इलेक्ट्रॉनिक थर्मामीटर (जैसे एक थर्मिस्टर और एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण) के साथ ऑसिलेटर के तापमान को मापता है और प्रति मिनट एक बार की दर की गणना करने के लिए एक बहुपद का उपयोग करता है। इन्हें एक अंशांकन की आवश्यकता होती है जो कई तापमानों पर आवृत्ति को मापता है, और फिर तापमान के समीकरण को खोजने के लिए एक रैखिक प्रतिगमन एक प्रणाली में सबसे सामान्य क्वार्ट्ज क्रिस्टल एससी-कट क्रिस्टल हैं, और तापमान पर उनकी दरों को 3-डिग्री बहुपद के साथ चित्रित किया जा सकता है। इसलिए, इन्हें जांचने के लिए आवृत्ति को चार तापमानों पर मापा जाता है। घड़ियों और कई आरटीसी घटकों में उपयोग किए जाने वाले सामान्य ट्यूनिंग-फोर्क-शैली के क्रिस्टल में तापमान के परवलयिक (द्वितीय-डिग्री) समीकरण होते हैं, और इसे केवल 3 मापों के साथ कैलिब्रेट किया जा सकता है। एमईएमएस ऑसिलेटर, उनके यांत्रिक डिजाइन के आधार पर किसी तीसरी डिग्री से पांचवीं डिग्री के बहुपदों में भिन्न होते हैं, और इसलिए चार से छह अंशांकन मापों की आवश्यकता होती है। वाणिज्यिक आरटीसी आईसी में कुछ इस तरह के दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है किंतु कुशल उच्च गति निर्माण के वास्तविक विधि मालिकाना हैं।
ऐतिहासिक आरटीसी
कुछ कंप्यूटर डिज़ाइन जैसे छोटे आईबीएम सिस्टम/360,[22] पीडीपी-8एस[23] और नोवस में वास्तविक समय की घड़ी का उपयोग किया जो स्पष्ट सरल और कम निवेश वाली थी। यूरोप उत्तरी अमेरिका और कुछ अन्य ग्रिडों में एसी मेन्स की आवृत्ति को राष्ट्रीय मानकों की दीर्घकालिक आवृत्ति स्पष्ट ता के अनुसार समायोजित किया जाता है। उन ग्रिडों में एसी मेन्स का उपयोग करने वाली घड़ियाँ बिना समायोजन के सही समय रख सकती हैं। ऐसी घड़ियाँ पोर्टेबल कंप्यूटर या ग्रिड (जैसे दक्षिण एशिया में) में व्यावहारिक नहीं होती हैं जो एसी मेन की आवृत्ति को नियंत्रित नहीं करती हैं।
इन कंप्यूटरों की विद्युत् आपूर्ति तर्क वोल्टेज पर साइन लहर उत्पन्न करने के लिए ट्रांसफॉर्मर या प्रतिरोधी विभाजक का उपयोग करती है। यह संकेत एक शून्य क्रॉसिंग सूचक द्वारा वातानुकूलित है या तो एक रैखिक एम्पलीफायर या एक श्मिट ट्रिगर का उपयोग कर रहा है। परिणाम मुख्य आवृत्ति पर एकल तेज किनारों के साथ एक वर्गाकार तरंग है। यह लॉजिक सिग्नल एक रुकावट को ट्रिगर करता है। इंटरप्ट हैंडलर सॉफ्टवेयर सामान्यतः चक्र सेकंड आदि की गणना करता है। इस तरह से यह एक संपूर्ण घड़ी और कैलेंडर प्रदान कर सकता है। आईबीएम 360 में, इंटरप्ट मानकीकृत सिस्टम सॉफ़्टवेयर द्वारा उपयोग किए जाने वाले माइक्रोसेकंड के 64-बिट काउंट को अपडेट करता है। यदि घड़ी प्रत्येक चक्र के अतिरिक्त प्रत्येक शून्य क्रॉसिंग के लिए बाधित होती है तो घड़ी की घबराहट की त्रुटि आधी होती है।
घड़ी सामान्यतः कंप्यूटर की सॉफ़्टवेयर समय श्रृंखला का आधार भी बनती है; जैसे यह सामान्यतः ऑपरेटिंग सिस्टम में कार्यों को स्विच करने के लिए उपयोग किया जाने वाला टाइमर था। आधुनिक कंप्यूटरों में उपयोग किए जाने वाले काउंटिंग टाइमर कम परिशुद्धता पर समान सुविधाएँ प्रदान करते हैं और इस प्रकार की घड़ी के लिए उनकी आवश्यकताओं का पता लगा सकते हैं। (उदाहरण के लिए पीडीपी-8 में मुख्य-आधारित घड़ी मॉडल डीके8ईए पहले आया और बाद में क्रिस्टल-आधारित घड़ी डीके8ईसी आया था।)
एक सॉफ़्टवेयर-आधारित घड़ी हर बार कंप्यूटर चालू होने पर सेट होनी चाहिए। मूल रूप से यह कंप्यूटर ऑपरेटरों द्वारा किया गया था। जब इंटरनेट सामान्य हो गया, तो इस प्रकार की घड़ियों को स्वचालित रूप से सेट करने के लिए नेटवर्क समय प्रोटोकॉल का उपयोग किया गया था।
यह भी देखें
- क्रिस्टल ऑसिलेटर आवृत्तियों
- उच्च परिशुद्धता इवेंट टाइमर
- आईआरक्यू 8
- वास्तविक समय घड़ी अलार्म
- सिस्टम समय
- टाइमर
- दीवार घड़ी का समय
- समय स्वरूपण और संचयन बग
संदर्भ
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- ↑ US 5893044 Real time clock apparatus for fast acquisition or GPS signals
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बाहरी संबंध
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