वास्तविक समय घड़ी

एक वास्तविक समय घड़ी (आरटीसी) एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है (अक्सर एक एकीकृत सर्किट के रूप में) जो समय बीतने को मापता है।

हालांकि यह शब्द अक्सर व्यक्तिगत कंप्यूटर, सर्वर (कंप्यूटिंग) और अंतः स्थापित प्रणाली  में उपकरणों को संदर्भित करता है, आरटीसी लगभग किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में मौजूद होते हैं जिन्हें दिन का सटीक समय रखने की आवश्यकता होती है।

शब्दावली
रीयल-टाइम क्लॉक शब्द का उपयोग साधारण घड़ी संकेत  के साथ भ्रम 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 भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो अपने तीन-अक्षर का संक्षिप्त नाम साझा करता है लेकिन सीधे दिन के समय से संबंधित नहीं होता है।

उद्देश्य
हालांकि समय कीपिंग आरटीसी के बिना की जा सकती है, एक का उपयोग करने से लाभ होता है:
 * कम बिजली की खपत (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 सटीक

एक ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम रिसीवर अपने आरटीसी के अनुसार, वर्तमान समय की तुलना करके अपने स्टार्टअप समय को कम कर सकता है, जिस समय उसके पास वैध सिग्नल था। यदि यह कुछ घंटों से कम रहा है, तो पिछला 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 Arduino बोर्डों और संगत सिस्टम सिस्टम आर्किटेक्चर की सूची में है) ).

शक्ति स्रोत
आरटीसी के पास अक्सर बिजली का वैकल्पिक स्रोत होता है, इसलिए जब बिजली का प्राथमिक स्रोत बंद या अनुपलब्ध होता है तो वे समय जारी रख सकते हैं। बिजली का यह वैकल्पिक स्रोत पुराने सिस्टम में आमतौर पर लिथियम बैटरी है, लेकिन कुछ नए सिस्टम supercapacitor  का उपयोग करते हैं,  क्योंकि वे रिचार्जेबल हैं और टांका लगाया जा सकता है। वैकल्पिक शक्ति स्रोत गैर-वाष्पशील BIOS मेमोरी को भी बिजली की आपूर्ति कर सकता है।

समय
अधिकांश RTC एक क्रिस्टल थरथरानवाला का उपयोग करते हैं, लेकिन कुछ के पास उपयोगिता आवृत्ति का उपयोग करने का विकल्प होता है। क्रिस्टल आवृत्ति आमतौर पर 32.768 kHz होती है, क्वार्ट्ज घड़ी में समान आवृत्ति का उपयोग किया जाता है। ठीक 2 होना15 चक्र प्रति सेकंड, सरल बाइनरी काउंटर सर्किट के साथ उपयोग करने के लिए यह एक सुविधाजनक दर है। मानव श्रवण सीमा से ऊपर रहते हुए कम आवृत्ति बिजली 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 RTC, RTC के सिलिकॉन चिप पर एक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम रेज़ोनेटर का उपयोग करते हैं। यह इसके पुर्जों की संख्या को कम करके RTC के आकार और लागत 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। विशिष्ट क्रिस्टल RTC सटीकता विनिर्देश ±100 से ±20 भाग प्रति मिलियन (8.6 से 1.7 सेकंड प्रति दिन) तक हैं, लेकिन तापमान-क्षतिपूर्ति RTC IC 5 भागों प्रति मिलियन से कम तक सटीक रूप से उपलब्ध हैं। व्यावहारिक रूप से, यह आकाशीय नेविगेशन करने के लिए काफी अच्छा है, जो समुद्री क्रोनोमीटर का क्लासिक कार्य है। 2011 में, चिप-स्केल परमाणु घड़ियाँ उपलब्ध हुईं। हालांकि बहुत अधिक महंगा और बिजली की खपत (120 mW बनाम <1 μW), वे समय को 50 भागों प्रति ट्रिलियन के भीतर रखते हैं ($5$).

उदाहरण
कई एकीकृत सर्किट निर्माता आरटीसी बनाते हैं, जिनमें ईपीएसन, इंटरसिल, एकीकृत उपकरण प्रौद्योगिकी,  मैक्सिम एकीकृत उत्पाद , एनएक्सपी सेमीकंडक्टर्स,  टेक्सस उपकरण ्स, STMicroelectronics और  Ricoh  शामिल हैं। मैक्सिम इंटीग्रेटेड DS1307 सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य RTC है।

आरटीसी को 1984 में आईबीएम पीसी/एटी द्वारा पीसी संगत के लिए पेश किया गया था, जिसमें MOTOROLA  एमसी146818 आरटीसी का इस्तेमाल किया गया था।  बाद में, डलास सेमीकंडक्टर ने संगत आरटीसी बनाए, जो अक्सर पुराने व्यक्तिगत कंप्यूटरों में उपयोग किए जाते थे, और उनकी विशिष्ट काली बैटरी कैप और  silkscreen  वाले लोगो के कारण मदरबोर्ड पर आसानी से पाए जाते हैं।

नए कंप्यूटर सिस्टम में, RTC को साउथब्रिज (कंप्यूटिंग) चिप में एकीकृत किया गया है। कुछ microcontroller ्स में एक वास्तविक समय की घड़ी होती है, आम तौर पर केवल कई अन्य सुविधाओं और बाह्य उपकरणों के साथ।

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 GPS  का उपयोग करते हैं या अल्ट्रा-लो फ्रीक्वेंसी रेडियो प्रसारण एक राष्ट्रीय मानक संगठन (यानी एक रेडियो घड़ी) द्वारा प्रसारित किया जाता है ).

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। इनका पूर्ण समय गलत है (प्रति मिलियन 100 से अधिक भाग) जो अभी तक बहुत दोहराने योग्य है (अक्सर 1 पीपीएम से कम)। सॉफ्टवेयर इन्हें सटीक आरटीसी में बनाने के लिए गणित कर सकता है। हार्डवेयर टाइमर एक आवधिक व्यवधान उत्पन्न कर सकता है, उदा। 50 Hz, एक ऐतिहासिक RTC की नकल करने के लिए (नीचे देखें)। हालाँकि, यह सटीकता के लिए समय श्रृंखला को समायोजित करने के लिए गणित का उपयोग करता है:

समय = समय + दर।

जब समय चर एक स्थिर से अधिक हो जाता है, आमतौर पर दो की शक्ति, नाममात्र, गणना की गई घड़ी का समय (कहते हैं, एक सेकंड के 1/50 के लिए) समय से घटाया जाता है, और घड़ी के समय-श्रृंखला सॉफ्टवेयर को सेकंड के अंशों की गणना करने के लिए लागू किया जाता है।, सेकंड, आदि। समय और दर के लिए 32-बिट चर के साथ, दर का गणितीय संकल्प प्रति अरब एक भाग से अधिक हो सकता है। घड़ी सटीक रहती है क्योंकि यह कभी-कभी एक सेकंड के एक अंश को छोड़ देती है, या दो अंशों से 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 अक्सर 20 मिलीसेकंड से कम के लिए सटीक होता है, इसलिए सेटिंग्स के बीच अलगाव के 8000 या अधिक सेकंड (2.2 या अधिक घंटे) आमतौर पर 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, लेकिन विधियाँ सर्वविदित हैं। यदि एक इकाई के बंद होने पर RTC चलता है, तो आमतौर पर RTC दो दरों पर चलेगा, एक जब इकाई चालू होती है और दूसरी जब बंद होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक राज्य में तापमान और बिजली 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 सटीकता 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।

एक अन्य दृष्टिकोण एक इलेक्ट्रॉनिक थर्मामीटर (जैसे एक thermistor  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 आम 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, 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, लेकिन कुशल उच्च गति निर्माण के वास्तविक तरीके मालिकाना हैं।

ऐतिहासिक आरटीसी
कुछ कंप्यूटर डिज़ाइन जैसे छोटे IBM सिस्टम/360, पीडीपी-8एस और दिनांक जनरल नोवा ने एक वास्तविक समय की घड़ी का उपयोग किया जो सटीक, सरल और कम लागत वाली थी। यूरोप, उत्तरी अमेरिका और कुछ अन्य ग्रिडों में, एसी मेन्स की आवृत्ति को राष्ट्रीय मानकों की दीर्घकालिक आवृत्ति सटीकता 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 बिजली आपूर्ति तर्क वोल्टेज पर साइन लहर उत्पन्न करने के लिए ट्रांसफॉर्मर या प्रतिरोधी विभाजक का उपयोग करती है। यह संकेत एक शून्य क्रॉसिंग डिटेक्टर द्वारा वातानुकूलित है, या तो एक रैखिक एम्पलीफायर, या एक schmitt 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 आमतौर पर चक्र, सेकंड आदि की गणना करता है। इस तरह, 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 बजाय प्रत्येक शून्य क्रॉसिंग के लिए बाधित होती है, तो घड़ी की घबराहट की त्रुटि आधी होती है।

घड़ी भी आमतौर पर कंप्यूटर की सॉफ्टवेयर टाइमिंग चेन का आधार बनती है; उदा. यह आमतौर पर एक ऑपरेटिंग सिस्टम में कार्यों को स्विच करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला टाइमर था। आधुनिक कंप्यूटरों में उपयोग किए जाने वाले काउंटिंग टाइमर कम सटीकता पर समान सुविधाएँ प्रदान करते हैं, और इस प्रकार की घड़ी के लिए उनकी आवश्यकताओं का पता लगा सकते हैं। (उदाहरण के लिए, PDP-8 में, मुख्य-आधारित घड़ी, मॉडल DK8EA, पहले आई, और बाद में एक क्रिस्टल-आधारित घड़ी, DK8EC आई।)

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 आम हो गया, तो इस प्रकार की घड़ियों को स्वचालित रूप से सेट करने के लिए नेटवर्क समय प्रोटोकॉल  का उपयोग किया गया।

यह भी देखें

 * क्रिस्टल थरथरानवाला आवृत्तियों
 * उच्च परिशुद्धता घटना टाइमर
 * व्यवधान अनुरोध # गुलाम तस्वीर
 * वास्तविक समय घड़ी अलार्म
 * सिस्टम समय
 * टाइमर
 * दीवार घड़ी का समय
 * समय स्वरूपण और भंडारण बग