JP2000517075A

JP2000517075A - コンピュータシステムにおいて正確な時間を保持する方法

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Publication number: JP2000517075A
Application number: JP10508230A
Authority: JP
Inventors: ロバートエルジャーディーン; ホッセインモイーン
Original assignee: Tandem Computers Inc
Current assignee: Tandem Computers Inc
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 2000-12-19
Also published as: US5826066A; EP0976018A1; WO1998006021A1; CA2263402A1

Abstract

(57)【要約】計算機システムは、時間の増分を測定及び累算すべくフリーランニングカウンタを用いることによって時間／日付値をデベロップする。時間の増分は、によって、フリーランニングカウンタの分解能から、変換値によって除算することにより時間及び日付値に用いられるものに変換されかつ時間／日付値を更新するために用いられる。時間／日付の正確度は、フリーランニングカウンタの速度をより正確な外部クロックの速度と周期的に比較することによって監視される。これら二つの速度の比は、変換変数を調整するために用いられる。変換変数は、（１）時間／日付値をデベロップするために用いられる時間の増分の変化率と（２）外部クロックとの間のあらゆる差を反映する。従って、ここでのその使用は、それが外部クロックをより緊密に追尾するように時間／日付値の変化率を減らす（減速する）かまたは増す（加速する）べく動作する。

Description

【発明の詳細な説明】コンピュータシステムにおいて正確な時間を保持する方法発明の分野本発明は、一般に、データ処理システムにおける計時に関し、特に、いずれかの内部クロック値を破壊的に変更するか或いはリセットすることなく外部クロックに処理システムによって保守されるクロック値を同期すべく外部クロックシステムを採用する計時の方法に関する。発明の背景全てではないにしても、ほとんどのコンピュータシステムは、正確な時間及び（暦の）日付値を生成するためにある形の計時ファンクションを採用する。そのような時間／日付値は、例えば、事象の発生を時刻表示（タイムスタンプ）し、事象間の間隔持続時間を測定し、作成又は訂正の日付及び時間をファイルに “押す”ため等に一般に用いられる。あるミッションクリティカルな、リアルタイムコンピュータシステムは、計時ファンクションのために用いる必要なクロック値を生成すべく、専用の、高精度な（多くの場合、高価な）水晶発振器を利用するが、汎用計算機及びデータ処理システムは、より多くの場合、計時実施に対してシステムのマスタ水晶発振器に依存する。ある計算機システムは、特別に設計された、システムのマスタ発振器によって生成またはシステムのマスタ発振器から導き出される周期信号を用いて、それから日付／時間値を生成する、専用計時回路を有しうる。しかしながら、そのような専用計時回路は、製造経費並びに回路コスト（例えば、他の回路素子によって用いることができる空間を占有すること）を増大する傾向がある。現在の計算機及びデータ処理システム設計の多くは、オフザシェルフ高性能マイクロプロセッサを採用している。幸いにも、多くのそのような高性能マイクロプロセッサは、タスク切替えを起動するか、または他の周期ファンクションをトリガすべく、周期割込み供給するための内部の、フリーランニング・カウンタを含む。（ＳｉｌｉｃｏｎＧｒａｐｈｉｃｓのＭＩＰＳＣｏｍｐｕｔｅｒＤｉｖｉｓｉｏｎからのマイクロプロセッサのＲ４０００／４４００シリーズは、そのようなマイクロプロセッサの一例である。）このフリーランニング・カウンタは、ソフトウェアの２〜３のライン（例えば、オペレーティングシステム・コード）だけで実施される計時ファンクションの基礎を形成するためにも用いられうる（そして多くの場合用いられる）。システムのマスタクロック信号、またはマスタクロック信号の微分によって一般に駆動される、カウンタのコンテンツは、二つの異なる瞬間に読み取られ、時間の経過を表わす時間差を生成する。これらの時間差は、変数として、例えばメモリに、累算されかつ時間及び日付値を生成するための用いることができる。例えば、カウンタの早期の読み取り値がＣＯＵＮＴ_Lastであり、現在の読み取りが値COUNTを生成するならば、代入文：ＣＬＫＢＡＳＥ：＝ＣＬＫＢＡＳＥ＋（ＣＯＵＮＴ−ＣＯＵＮＴ_Last）／Ｋ（１）によって、ＣＬＫＢＡＳＥと呼ばれる差の累算が生成されかつ周期的に更新されうる。ここで、Ｋは、カウンタの分解能（リゾルーション）をＣＬＯＣＫに対して望ましいものに変換する変換定数である（一般に、１マイクロ秒）。多くの場合カウンタが必要又は所望なものよりも小さい分解能（増分の周期）を有する利用可能な高周波信号で増分されるので、変換を必要とする。そこで、例えば、カウンタが７５Ｍｈｚクロック信号で増分されるが、（０．０１３３マイクロ秒周期又は分解能で）計時は、１マイクロ秒分解能を必要とするならば、上記代入文１で用いられる変換定数Kは、７５である。タイムスタンプ値は、例えば、地方時間（現地時間）及び暦の日付を生成すべくオフセットをＣＬＫＢＡＳＥの現在の値に追加することによって生成されうる。オフセットは、計算機システムを最初に稼動しかつ回線に繋いだ時間及び日付でありうるか、またはそれは、ある他の値でありうる。ＣＬＫＢＡＳＥ値は、（例えば、処理システム上で実行されているクライアント処理によって）タイムスタンプ値が要求される度に更新されうる。最小では、ＣＬＫＢＡＳＥ値は、カウンタがその状態の最大数を過ぎる前に少なくとも一度だけ更新される必要がある。そこで、３２ビットカウンタに対して（多くの場合そのようなカウンタの大きさ）、そのカウンタの値は、カウンタのオーバーフローによる時間の損失を回避するためにカウンタによって達成された２²³状態毎に少なくとも一度読み取らなければならない。時間／日付計時ファンクションを保守するこの技術は、よく作動するが、水晶発振器を用いた場合でも、正確度の欠如からある程度の被害を蒙る。例えば、（高性能システムにおいて一般的な）１５０Ｍｈｚで動作しているマスタ水晶発振器は、24時間周期に対して６．４８秒の最悪ドリフト速度に翻訳（トランステート）する（＋／−）７５ｐｐｍの特定された正確度を有しうる。そのような高ドリフト速度は、外部の世界との同期（シンクロナイゼーション）を必要としうるか、または広域ネットワーク（ＷＡＮ）で動作しうるアプリケーションに対して許容されない。計時の正確度を保守するための技術は、上記した計時記述におけるＣＬＫＢＡＳＥのような計時値を周期的にリセットまたは変更すべく外部クロック機構を用いることを含む。しかしながら、これは、負の時間をもたらす、即ち、二つの継続するタイムスタンプが時間が戻って行くようことを表わすような矛盾を生成する。分散多重処理システムは、システムのプロセッサのあるもののマスタ発振器が他のものよりも速く実行すると同時に、それらの累算平均周波数は、名目に対して許容できる程度に近いという位置を取ることによって多くの場合計時の正確度にアプローチする。従って、計時値は、一つの（“基準”）プロセッサによってシステムのプロセッサから集められる。基準プロセッサは、平均を決定し、かつ新たに決定された平均を、計時値をリセット又は変更するために平均を用いる他のプロセッサに分配する。含まれるオーバヘッドの他に、分配された値を用いてローカル計時値をリセット又は変更することは、計時における不連続性をもたらしうるか、更に悪い場合には、負の時間をもたらしうる。発明の目的及び概要従って、ドリフトを最小化し、かつ外界値に同期される正確なプロセッサクロック値を供給する技術が必要とされている。本発明は、処理システムと、計時ファンクションを実施すべくフリーランニング又は類似するカウンタを採用するそれらの処理システムで用いる正確な計時値を保持する、簡単かつ、有効な、方法とを提供する。本発明は、時間自体を変更するよりも時間が保持される速度に対して周期的調整を行うことを目的とする。速度調整は、外部クロックの計時速度に対するプロセッサの計時速度の周期的な比較によって決定される。おおまかに言えば、本発明は、上記の代入文１の変換定数Ｋを変数Ｍで置き換えることによってプロセッサの計時の調整を実行する。始めに、Ｍは、関係式ｆ＊ＲＥＳによってデベロップされる。ここで、ｆは、計時に用いるフリーランニングカウンタを増分する信号の周波数であり、ＲＥＳは、望ましい計時分解能である。プロセッサの計時によって認識可能であるよりもよい正確度を有している、外部クロックが供給される。外部クロックは、フリーランニングカウンタを用いて、プロセッサの計時動作によって測定された時間の経過と同じ時間の経過に比較される時間の経過を生成すべく周期的にサンプルされる。プロセッサの計時が外部クロックの計時よりも速い場合には、変数Ｍは、比例して増分される。次いで、変数Ｍが（上記代入分１の変換定数Ｋに対する置換として）用いられる場合には、計時速度は、それに応じて遅くされる。逆に、比較が、プロセッサの計時よりも外部クロック速度が速いことを結果として見出したならば、変換変数Ｍは、次の比較まで−プロセッサの計時速度における増大を導入すべく比例的に減少される。本発明の好ましい実施例では、値ＣＬＫＢＡＳＥは、メモリに記憶され、かつある所定の初期化値からの時間を累算するために用いられるか、またはそれを外部クロックの値に予め設定することによる。同時に、プロセッサのフリーランニングカウンタは、サンプルされかつ変数ＣＯＵＮＴ_lastを保管する。その後、変数ＣＬＫＢＡＳＥが周期的更新の対象である場合、以下の関係式によりＣＬＫＢＡＳＥの新しい値が生成される：ＣＬＫＢＡＳＥ：＝ＣＬＫＢＡＳＥ＋（ＣＯＵＮＴ−ＣＯＵＮＴ_Last）／Ｍ（２）代入記号（：＝）の右のＣＬＫＢＡＳＥの値は、関係式（２）に使用するためにメモリから検索される；それは、その関係式により最新に更新されたときのＣＬＫＢＡＳＥの値である。Ｍは、フリーランニングカウンタの分解能からＣＬＫＢＡＳＥに対して所望のものに変換するために用いる変数である。更に、外部クロックの更なるサンプルの一つがなされたならば、変換変数Ｍは、外部クロックのそれをより緊密に追尾すべくＣＬＫＢＡＳＥの変化率を調整するために動作する、ＣＬＫＢＡＳＥと外部クロックの速度変化間のあらゆる際立った差を反映する。変換変数Ｍは、時間における二つの瞬間に、外部クロックの値とＣＬＫＢＡＳＥ値を比較することによってデベロップされる。即ち、時間における最初の瞬間に、外部クロックの値とＣＬＫＢＡＳＥの値がデベロップされかつ保管される。少し後で、時間における後続の瞬間に二つの値が再びサンプルされる。外部クロックとＣＬＫＢＡＳＥの前の値は、後の値から減算され、かつそれらが変化率を行うことを反映している、二つの差は、プロセッサの計時が外部クロックよりも速いか遅いことを決定すべく比較される。次いで、変換変数Ｍは、二つの差の比によってＭの先の値を積算することによって変更され、それを外部クロック値でラインに加えるためにＣＬＫＢＡＳＥの比例調整を示している。外部クロック値を読み取ることにおける固有の遅延によりＣＬＫＢＡＳＥの初期値が外部クロックから小さい初期オフセットを有しうるということを認識して、本発明の更なる実施例は、第2の方法でＭの値を故意に変更することによってこのオフセットを除去すべく動作する。この変更は、外部クロック値に関するＣＬＫＢＡＳＥ値のドリフトを表わす値によりＭの二つの計算間の時間における差を変更することによって有効である。更に、外部クロック値を読み取ることにおける固有の遅延により、更新は、瞬時ではなく、かつ水晶発振器の周波数における不安定性を考慮しなければならない。従って、変換変数、Ｍに対する計算は、ドリフト値を変更する因子（ファクタ）を含む。因子は、時間に関して経験的にデベロップしうるけれども、１よりも大きいあらゆる正の、非負性の整数を用いることができる。本発明によれば、用いた因子は、整数の２である。多数の効果が本発明によって達成される。最初は、本発明によって保持される計時が処理システムのマスタ発振器の正確度にもはや依存せず、より正確でありうる外部機構に依存するということである。第2の効果は、正確度が時間値を変更することによって保持されるのではなく、時間値が生成される速度を変更することによって保持されるということである。これは、時間値において不連続性が現れることを防ぐ。本発明のこれら及び他の効果及び特徴は、添付した図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより当業者に対して明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、本発明の計時方法を実施している処理システムの概略図である；図２は、本発明の計時方法で用いられる初期値を確立すべく外部クロック値を採用している初期化手順を示している、フロー図である；図３は、ＣＬＫＢＡＳＥ変数を更新するために用いられる周期的手順のフロー図である；図４は、タイム−スタンプ値を生成するために用いられる方法を示しているフロー図である；図５は、変換変数、Ｍを更新するために用いられる、本発明による、方法を示しているフロー図である。実施例ここで、図１を参照すると、簡略化された形で示されるのは、参照番号１０で一般に示され、本発明を実施しかつ使用すべく構成された、処理システムである。図１が示すように、処理システム１０は、それぞれアドレス及びデータバス回線１６、１８によってメモリシステム１４に接続されたマイクロプロセッサ１２の形の処理構成要素を含む。水晶発振器２０は、同期動作のためにマイクロプロセッサ１２に供給される周期的クロック信号Ｆを生成する。クロック信号Ｆ、またはその微分は、３２-ビット、フリーランニングカウンタ２２に供給され、カウンタ２２を増分する。カウンタ２２は、計時ファンクションのためにマイクロプロセッサ１２によって周期的にサンプルされかつ用いられる、カウンタ値、ＣＯＵＮＴを生成する。計時は、（メモリ位置１５ａの）メモリ１４に記憶される値（ＣＬＫＢＡＳＥ）を周期的に更新するか、またはクライアント処理によって要求された場合に現地時間（ローカルタイム）及び日付を表わす（ＣＬＫＢＡＳＥを含む）“タイム−スタンプ”（ＴＳ）値を生成すべくカウンタ２２から得られたＣＯＵＮＴ値を用いることを含む。通常、ローカルタイム／日付値だけが望ましいが、ＴＳ値は、どのような時間及び日付が望ましいかを調整すべくオフセット(ＬＣＴＯＦＦＳＥＴ)を用いてデベロップされるので、変更するかまたは別のオフセットを用いることは、（グリニッジ平均時（ＧＭＴ）のような）他の時間／日付ＴＳ値を生成する。メモリ１４に保持されるＣＬＫＢＡＳＥの値は、フリーランニングカウンタ２２の２^Nカウント毎に少なくとも一度更新されるべきである。ここで、Ｎは、カウンタの大きさである（ここでは、３２ビット）。例えば、フリーランニングカウンタ２２が７５Ｍｈｚ速度で増分（カウント）され、かつ（ここでそうであるように）３２ビットワイドのカウンダであるならば、ＣＬＫＢＡＳＥの値は、おおよそ５７．２７秒毎（２³²／（７．５×１０⁶））に少なくとも一度更新されなければならない。図１を更に続けると、他のアクセス手段を用いることができるということは、当業者者にとって明らかであろうが、マイクロプロセッサ１２は、アドレス及びデータ回線１６、１８を介して外部クロック３０へのアクセスを備えている。外部クロックは、周期的にサンプルされ、かつ本発明により、変換変数Ｍの値を調整すべくマイクロプロセッサ１２によって用いられる、クロック値（ＣＬＯＣＫ_ext）を生成する。値ＣＬＯＣＫ_extは、ローカルタイムまたはあらゆる他のタイムゾーン−―例えば、ＧＭＴでありうる。理解できるように、ＣＬＯＣＫ_ext の値の特定の形は、本発明に無関係である。それがどのような形を取ろうとも、ＴＳ値が生成される場合には適当なオフセット値によって説明することができる。図１は、説明されるその計時動作においてマイクロプロセツサ１２によって用いられる種々の値を記憶するためのメモリ位置１５を含んでいるようなメモリ１４を示す。そこで、メモリ位置１５ａに記憶されるのは、ＣＬＫＢＡＳＥの最新値である；メモリ位置１５ｂは、外部クロック３０からの最新にサンプルされた値ＣＬＯＣＫ_ext、ＬＡＳＴ_ext、を保持する；メモリ位置１５ｄは、ローカルタイムにおけるＴＳ時間／日付値を供給するために用いるオフセット、ＬＣＴＯＦＦＳＥＴを維持する；メモリ１５ｅに記憶された値ＣＯＵＮＴ_lastは、ＣＬＫＢＡＳＥが最新に更新されたときに得たカウンタ２２の値である。メモリ位置１５ｆは、変換変数、Ｍを保持する。そして、メモリ位置１５ｇは、最新のタイムスタンプ値（ＴＳ_last）を保持する。計時値のあるもの、特にＣＬＫＢＡＳＥ、ＬＣＴＯＦＦＳＥＴ、及びＭを初期化するための手順は、図２に示されている。参照番号４０で一般的に示されている手順は、システム１０が、最初に接続されるか、または修理のために以前に外されてオンラインに戻されるときにだけ用いられる。手順４０は、ステップ４２において、ゼロに設定されているＣＬＫＢＡＳＥ値で開始する。次に、ステップ４３では、外部クロック３０の値、ＣＬＯＣＫ_extが読み取られ、かつ変数ＬＡＳＴ_extに割当てられる。理解できるように、ＬＡＳＴ_extは、Ｍの最新の更新以来、外部クロック３０によって保持される時間により、どのくらいの時間が経過したかを決定すべく変換変数Ｍの更新において用いられる。ステップ４４では、ローカルタイム（または望ましい他の日付／時間）に変換するために用いられる、オフセット値、ＬＣＴＯＦＦＳＥＴは、１９７５年１月１日の真夜中（１２：００ａｍ）として画定される、任意の時間基準（ＴＢ）値をＣＬＯＣＫ_ext値から減算することによって生成される。ステップ４５において、ステップ４４によっていま初期化された、値ＬＣＴＯＦＦＳＥＴは、以下に説明するように呼出されたときの将来のタイムスタンプ値のデベロプメントに対する基礎を形成するタイムスタンプ値ＴＳ_lastに割当てられる。ステップ４７は、フリーランニングカウンタ２２のそのときの現在値（ＣＯＵＮＴ）を読み取りかつその現在値をＣＯＵＮＴ_lastに割当てることによってメモリ１４のＣＯＵＮＴ_lastを初期化する。そして、ステップ４８において、変換変数Ｍの初期値を計算する。カウンタ２２を増分するために用いる周波数Ｆ、及び望ましい計時の分解能（ＲＥＳ）（即ち、マイクロプロセッサ１２によって生成されるタイムスタンプの所望の分解能-例えば、１マイクロ秒）が分かっていることにより、変換変数Ｍの初期値は、これら二つの値の積算によって確立される。そこで、例えば、周波数Ｆが１５０Ｍｈｚであり、所望の分解能が１マイクロ秒であれば、Ｍは、１５０に最初に設定される。これらの初期化された値、ＣＬＫＢＡＳＥ、ＬＡＳＴ_ext、ＬＣＴＯＦＦＳＥＴ、ＣＯＵＮＴ_last、Ｍ、及びＴＳ_lastは、それらの対応するメモリ位置、１５ａ、１５ｂ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、及び１５ｇに記憶される。ＣＬＫＢＡＳＥは、図３に示した手順５４−まずこれらの初期値を用い、その後、値の更新されたバージョンを用いることによって更新される。更新手順５４は、カウンタ２２の現在値（ＣＯＵＮＴ）が得られかつＴＥＭＰに割当てられるようなステップ５５で開始する。そして、ステップ５６において、ＣＬＫＢＡＳＥは、最新の更新以後にカウンタ２２によって測定されたような、時間の経過を表わす量をそれに加算することによって、またはＣＬＫＢＡＳＥの初期化によって更新される。そこで、ステップ５６では、マイクロプロセッサ１２は、メモリ１４から検索されるＣＯＵＮＴ_last値をフリーランニングカウンタ２２の現在値（いまＴＥＭＰによって保持されている）から減算する。結果として得られた差は、ＣＬＫＢＡＳＥが最新に更新された以後の経過した時間を表わすが、フリーランニングカウンタ２２の分解能においてである。変換変数Ｍで除算することは、結果として得られた差を、ＣＬＫＢＡＳＥ値に加算される所望の分解能の時間（例えば、マイクロ秒）に変換する。その合計、ＣＬＫＢＡＳＥの現在値は、メモリ１４に戻される。そこで、いま理解できるように、ＣＬＫＢＡＳＥ値は、初期化以後の、マイクロ秒による、時間の累算である。手順５４は、ＣＬＫＢＡＳＥの次の更新の使用のためにＣＯＵＮＴ_lastへのＴＥＭＰの割当てによりステップ５８において終結する。そこで、ステップ５８では、ステップ５６で得たフリーランニングカウンタ２２の値（即ち、ＣＯＵＮＴ）は、ＣＯＵＮＴ_lastとしてメモリ位置１５ｅに記憶される。ＣＬＫＢＡＳＥの更新は、カウンタ２２にって達成できる最大値を越えることから二つの連続するＣＯＵＮＴ値間の差を保持すべく十分な周波数で生じなければならない。カウンタ２２が３２-ビットカウンタなので、０から（そしてそれを含む）２³²−１までの２³²の異なる状態を達成することができる。ＣＯＵＮＴのあらゆる二つの連続する値間の差が232を越える前にＣＬＫＢＡＳＥが更新される限り、そして符号なし演算を用いることにより、オーバーフローの問題は、存在しないであろう。タイムスタンプ値（ＴＳ）が要求される場合、マイクロプロセッサ１２は、参照番号５０によって識別されかつ図４に示されるタイムスタンプ発生手順を実行する。ステップ５２は、まずメモリ１４から値ＣＬＫＢＡＳＥ、ＬＣＴＯＦＦＳＥＴ、ＣＯＵＮＴ_last、及びＭを検索し、そしてＣＯＵＮＴ値に対してカウンタ２２をアクセスすることによって要求されたＴＳ値を生成するマイクロプロセッサ１２が分かる。ＣＯＵＮＴ_lastとして保管された（そしていま検索された）カウンタ２２の先のアクセスは、カウンタ２２の分解能における時間値を供給すべくＣＯＵＮＴから減算される。そこで、その時間値は、変換変数Ｍによって除算される。結果は、ローカルタイム及び日付を表わす値、ＴＳを生成すべく値ＣＬＫＢＡＳＥ及びＬＣＴＯＦＦＳＥＴで加算される。ここで図５を参照すると、手順６０は、外部クロック３０にマイクロプロセッサ１２によって生成された生成タイムスタンプ値を同期するために変換変数Ｍを調整するためにとられるステップを示す。手順６０は、ＣＬＫＢＡＳＥによって累算された時間量を同じ周期にわたり外部クロック３０によって累算されたものと比較することに基づく。従って、その比較は、外部クロック３０の変化率に対するＣＬＫＢＡＳＥ値の変化率を表わす比と変換変数Ｍの調整をもたらす。例えば、ＣＬＫＢＡＳＥの変化率が外部クロック３０のものを越えることが見出されたならば、手順６０は、先に用いたものよりも大きいＭの値を生成する。手順５４及び５０（図３及び図４）によってデベロップされたＣＬＫＢＡＳＥ及びＴＳの後続の値は、外部クロックのものに向かう下方の変化率を示す。以下に更に説明するように、ＣＬＫＢＡＳＥ値（そして、従ってＴＳ）は、外部クロック３０の実際の値に対するオフセットをデベロップすることができる。手順６０によってデベロップされた比が実際の時間値を比較せず時間間隔だけを比較することであるならば、ＣＬＫＢＡＳＥのオフセットは、影響を受けないままにされる。そこで、Ｍは、ＣＬＫＢＡＳＥからあらゆるオフセットを実質的に取り除くべくＣＬＫＢＡＳＥ及び外部クロックの実際の値を比較する“ドリフト”因子（Ｄ）によって調整される。ここで図５を参照すると、手順６０は、ステップ６２において、外部クロック３０の現在値を得て、かつその値をＴＥＭＰ１に割当てるマイクロプロセッサ１２により開始する。ステップ６４では、ＴＥＭＰ１の値は、ＬＡＳＴextとしてメモリ１５ｂに記憶された、外部クロック３０の前にサンプルされ値と比較される。外部クロック３０の現在値が前にサンプルされた値よりも大きくないならば、エラーが生じ（例えば、外部クロック３０が誤動作する）、従って、ルーチン６０が６６で出される。しかしながら、外部クロック３０の現在値がその最新にサンプルした値よりも大きいならば、ルーチン６０は、ステップ６８に進み現在のタイムスタンプ（ＴＳ）が（図４の手順５０を用いて）生成されかつＴＥＭＰ２に割り当てられる。次に、ステップ７０では、値ＴＳ_last（Ｍの最新の更新のときに生成されたタイムスタンプ（ＴＳ））は、ＴＥＭＰ２から減算され、マイクロプロセッサ１２の計時ファンクションにより時間枠Ｔを表わす値を生成する。そして、結果は、Ｎに割当てられる。同様に、ステップ７２では、値Ｎ_extは、ＴＥＭＰ１によって表わされる、外部クロック３０の現在値と、Ｍが最新に更新されたときに得られた外部クロック３０の前の値、ＬＡＳＴ_extとの間の差に割当てられる。ステップ７０のＮのように、ステップ７２のＮ_extは、外部クロック３０の値による時間枠Ｔの計量（測定）である。（外部クロック３０の分解能は、ＣＬＫＢＡＳＥのものと同じでありうるかまたは同じではない。同じでないならば、使用される前に、外部クロックの値は、ＣＬＫＢＡＳＥの分解能に変換される必要がある。）ステップ７４によってデベロップされた値は、（１）プロセッサ１２の内部クリック値（即ち、ＴＳ）と外部クロックのものとの間の初期オフセット、及び（２）外部クロック値を得ることにおいて生じうる不規則性の結果としてオーバタイムを生じうる累算されたエラーの二つの修正を行うべく動作する。前者は、ステップ７４でデベロップされた修正因子を除き、外部クロックに対するプロセッサの（ＴＳで表わされる）内部クロックの周期的比較は、これらのクロックの実際の値の比較ではなく、時間枠の比較であるという事実からもたらされる。そこで、初期的に、他方に対して一方においてオフセットがデベロップされるならば、そのオフセットは、それがプロセッサ内部及び外部クロックの実際の値の比較ではなく、時間枠を比較することによって調整される内部クロックの速度なのでそのまま残る。二番目の修正は、外部クロック値を得ることにおける不規則性が存在しうるという事実によって必要とされる。例えば、そのような遅延は、そうであるべき値よりも多少大きい外部クロック値をもたらしたと想定する。これは、下方への変換変数Mにおける調整を結果としてもたらし、（手順６０による）Ｍの次の更新までＣＬＫＢＡＳＥ値を上方にドリフトさせる。次の更新は、（内部クロックが外部クロックよりも速く実行されるときに現れる）エラーに注目し、かつＣＬＫＢＡＳＥ値が変化する速度を下げるべくＭを大きくすることによって補正する。しかしながら、上述したように、実際の値ではなく、内部クロックと外部クロックの変化率だけが比較されるので、決して修正されないＣＬＫＢＡＳＥに対する損害がある。しかしながら、更新のとき（そして最新の更新以後）における外部クロック３０のものに対する内部クロック（即ち、ＣＬＫＢＡＳＥ値）の間の“ドリフト ”を表わすステップ７４において値をデベロップすることによってこれらのオフセット及びエラー累算を取り除くことは、可能である。そこで、このドリフト値Ｄは、手順６０においてそれまでになされた割当てにより、Ｄ＝（ＴＥＭＰ１−ＴＥＭＰ２）／Ｑによって定義される。従って、ステップ７４は、一時的な値、Ｄを生成し、かつその値にＱで除算した（外部クロック３０の現在値を表わしている）ＴＥＭＰ１と（タイムベースの現在値、ＴＳを表わしている）ＴＥＭＰ２との間の差を割当てる。ここでＱは、２である。（Ｑに対する２の値の選択は、ある意味で任意である。より高い値は、エラーをさらにゆっくり修正するが、発振を最小化する；より低い値は、エラーをさらにゆっくり修正するが、更なる発振を伴う。）上述したように、ドリフト値Ｄは、種々の固有の遅延を考慮するために用いられるということを思い出す；Ｄにおけるあらゆる潜在的発振は、値Ｑによりそれを除算することによって減衰される。Ｑの値は、経験的にデベロップすることができると同時に、１よりも大きいあらゆる値を用いることができる。そこで、整数２が選択される。クロックの実際の値は、差を形成するための用いられるということも注目する：ＴＥＭＰ１（ステップ６２における外部クロック３０の値に割当てられる）及びＴＥＭＰ２（ステップ６８におけるＴＳにより内部クロックにおける現在値に割当てられる）。差は、二つのクロックの間のあらゆるオフセット又は累算されたエラーである。ステップ７６は、ステップ７０からの値Ｎによって、（この手順６０を用いている、最新の更新の結果、または初期化された値）変換変数の前の値を乗算し、ドリフト値Ｄによって調整しかつＮ_extによって除算することにより、変換変数、Ｍ、の値を調整する。この更新された変換変数Ｍ値は、次いでメモリ１４に戻されかつメモリ位置１５ｆに記憶される。更新された変換変数は、手順５０（図４）毎のタイムスタンプ値（ＴＳ）の全ての後の計算に対して、かつ手順５４（図３）毎の、ＣＬＫＢＡＳＥの更新に対して用いられる。更新ルーチン６０は、あるハウスキーピングステップで終結する：ステップ８０は、外部クロック３０の現在サンプルされた値、ＴＥＭＰ１（即ち、ＣＬＯＣＫ_ext）をＬＡＳＴ_extに割当て、かつそれをメモリ１４のメモリ位置１５ｂに記憶する。Ｍの次の更新は、ステップ６４及び７２におけるＬＡＳＴ_lastのこの値を用いる。ステップ８２は、一次的な値ＴＥＭＰ２によって表わされ、ＴＳ_la _st に割当てられかつ変換変数Ｍを調整すべく次の手順６０に用いるようにメモリ１４に記憶された、ＴＳの現在値を見る。変換変数更新ルーチン６０は、Ｔ秒毎に実行されるのが好ましい。ここで、Ｔは、外部クロック３０の分解能が、マイクロプロセッサ１２によって生成されるＴＳの値またはＣＬＫＢＡＳＥの値の不正確度にあまり寄与しないように十分に大きい。そこで、例えば、外部クロック３０が１秒の分解能を有するならば、Ｔは、５５時間ぐらいであるのが好ましい。纏めると、時間及び日付タイムスタンプ値の正確度を保持する方法、及びその方法を実施する計算機システムを開示する。しかしながら、本発明は、他の実施に適合すべく変更することができるということは、当業者に明らかであろう。例えば、夏時間変更又は他の変更を考慮に入れるべく時間及び日付を変更するようなタイムスタンプ値のオペレータ調整に対する必要性が存在しうる。このインスタンスでは、メモリ１４は、オフセット値ＬＣＴＯＦＦＳＥＴと同じ方法で時間／日付値を生成するために用いられる代入文５２に含まれうる、別の変数、ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴ．ＴＩＭＥを記憶することができる。オペレータによって導入されるあらゆる調整（即ち、時間の加算又は減算）は、場合によっては、メモリ１４に記憶される変数ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ．ＴＩＭＥに加算またはそれから減算されうる。タイムスタンプ（ＴＳ）が要求される場合、ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ．ＴＩＭＥは、結果がオペラータによって供給される時間及び日付に対するいずれか及び全ての調整を反映するように手順５０（図４）のステップ５２においてＣＬＫＢＡＳＥに加算されうる。更に、正確度基準として何が用いられても何の必要性もないということがいま明らかであろう、即ち、ここでは外部クロック３０は、それが、その正確度が本発明によって改良されるクロックよりも正確であるべき（または正確であることを期待する）こと以外には何の必要性もない。例えば、精度は、比較的重要ではなく、かつ改良されたクロックのものに匹敵する必要もない。本発明の精度によってなされる唯一の役割は、基準をサンプルすることができる速度に関する。当業者は、より少ない精度の基準よりも大きい周波数でより正確な基準をサンプルすることができ、変換因子、Ｍをより頻繁に調整させるということを認識する。（ここで用いられる“精度”とは、時間において二つの連続する事象がどのように明確にクロックまたは基準によってマークすることができるかということを言う。これは、また、“分解能（リゾルーション）”とも言われる。更に、基準として用いる特定の装置は、改良された計時のものよりも優れた正確度を供給することを期待するだけが必要である。例えば、“外部クロック” 又は基準は、コンピュータのネットワークにおいて、ネットワークにおける多数又は全てのコンピュータの平均値から導出された値の形をとりうる。別の例は、あるものがたのものよりも正確な“クロック”を有するような、多数の異なる型のコンピュータでネットワークが構成されるということである。この場合には、正確度が小さいクロックを有するそれらのコンピュータは、基準又は外部クロックとしてネットワークにおける他のコンピュータのより正確なクロックを用いることができる。

Claims

【特許請求の範囲】１．外部クロック値によりプロセッサクロック値の正確度を維持する方法であって：時間枠にわたる外部クロック値の変化に対する時間にわたるプロセッサクロック値の変化の比に比例する速度変数を生成し；現在のプロセッサクロック値及び最新のプロセッサクロック値の間の第１の差と現在の外部クロック値及び速度変数によって乗算された最新の外部クロック値の間の第２の差との比から更新された速度変数をデベロップし；最新の外部クロック値として現在の外部クロック値を保管し；最新のプロセッサクロック値として現在のプロセッサクロック値を保管し；速度変数として更新された速度変数を保管し；そして前記速度変数によって変更されたプロセッサクロック値を最新に増分した以後の時間の経過に比例する時間値で前記プロセッサクロック値を周期的に増分する段階を具備することを特徴とする方法。２．前記プロセッサクロック値は、前記速度変数が更新されるよりも大きい周波数で増分されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。３．前記生成する段階は、所定の速度を所望のプロセッサクロック分解能で乗算することによって最初に生成された前記速度変数を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。４．日付/時間値をそれから生成するためにプロセッサにおける時間値の正確度を維持する方法であって：基準クロック値を供給し；時間枠にわたり時間値の変化及び前記基準クロック値の変化から比を形成すべく前記基準クロック値を周期的に使用し；前記比によって乗算された時間の経過を表わす計数を前記時間値に加算することによって更新された時間値を生成すべく前記時間値を増分し；かつ前記時間値として前記更新された時間値を保管する段階を具備することを特徴とする方法。５．前記プロセッサは、計数値を維持するためのカウンタを含み、前記プロセッサは、時間の周期的瞬間において前記カウンタから前記計数値を取得すべく動作することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。