[发明专利]时间处理设备及包括时间处理设备的数据处理系统

说明书

提供了一种数据处理系统和一种时间处理设备。在一个实施方式中，专用时间处理设备插入联接到或嵌入有数据处理系统的其余系统组件(例如，处理器、存储器)中的至少一部分的外围总线中，以同步数据处理系统的系统时钟。外围总线可以是外围组件接口(PCI)总线、PCI Express(PCIe)链路、PCI扩展(PCI‑X)总线等。时间处理设备从例如全球定位系统(GPS)时间源等的高精度时间源接收高精度时间。时间处理设备对所接收的时间进行解码和处理，并将时间存储在内部时间寄存器中。时间处理设备还包括允许外部组件(例如，处理器)出于同步系统时钟的目的在低延迟的情况下检索时间寄存器中所存储的时间的接口。

技术领域

本发明实施方式大体涉及数据处理系统的时间同步。更具体地，本发明实施方式涉及数据处理系统的高精度时间同步。

背景技术

嵌入式世界中的难题之一是保持追踪极为精确的时间。遍及地球上或靠近地球的所有设备，时间是通用且恒定的。保持精确地追踪时间将允许分布式系统自然地维持同步。网络时间协议(NTP)是允许通过网络连接的计算机或设备横跨网络从NTP服务器检索时间的机制。如果NTP服务器可以维持在微秒级别的精度，则由于不可预测的网络延迟，计算机将达到毫秒的精度。

专用设备，诸如用于实现NTP服务器的那些不具备一般用途。这种专用设备通常非常昂贵。大多数方法需要将被设计成传播时间的软件。遗憾的是，必须执行的指令越多，则将导致的延迟越多，由此导致准确性降低。此外，涉及软件越多，则越容易受到操作系统(OS)调度器的抢占，从而导致进一步延迟。诸多这样的设备基于通常较慢的低带宽串行接口(例如，RS-232)。

发明内容

本申请第一方面提供了一种数据处理系统，可包括：处理器；PCIe链路；以及时间处理设备，经由PCIe链路联接到处理器，时间处理设备可包括时间处理逻辑和时间寄存器，其中，时间处理逻辑从时间数据源接收表示日期和时间的时间数据并将时间数据存储在时间寄存器中，其中处理器通过PCIe总线经由单个读取指令从时间寄存器检索时间数据，并基于时间数据更新数据处理系统的系统时钟。

根据实施方式，时间处理设备可包括：第一输入部，从时间数据源接收第一信号，第一信号指示能够从时间数据源获得时间数据的更新；以及第二输入部，从时间数据源接收具有经更新的时间数据的消息。

根据实施方式，第一信号可包括每秒脉冲信号，消息是GPRMC兼容消息。

根据实施方式，时间处理逻辑可：检测从第一输入部接收的信号，响应于信号，对从第二输入部接收的时间数据进行解码，以及将经解码的时间数据存储在时间寄存器中。

根据实施方式，时间寄存器可包括：第一寄存器，存储日期信息；第二寄存器，存储时、分和秒信息；以及第三寄存器，存储毫秒、微秒和纳秒信息。

根据实施方式，时间处理设备还可包括锁定逻辑，锁定逻辑响应于从第三寄存器进行读取的读取请求，锁定第一寄存器或第二寄存器中的至少一个，以防止第一寄存器或第二寄存器中所存储的数据发生改变。

根据实施方式，响应于对更新时间的读取请求，时间处理逻辑可从第三寄存器进行读取而不从第一寄存器和第二寄存器进行读取；第一寄存器和第二寄存器中所存储的数据在接收读取请求之前可被预取，其中接收读取请求在操作系统调度器被禁用之前进行。

根据实施方式，第二寄存器可在秒边界被访问，第一寄存器可在日边界被访问。

根据实施方式，数据处理系统还可包括代管操作系统的存储器以及由处理器在操作系统的内核内执行的时间处理驱动器，其中时间处理驱动器：暂停操作系统的调度器；经由单个指令从时间寄存器进行读取；恢复操作系统的调度器；以及更新系统时钟。

根据实施方式，时间数据源可以是提供全球定位系统时间的全球定位系统兼容源。