對 linux 系統來說，時鐘和計時器是兩個十分重要的概念。時鐘反應的是絕對時間，也可認為是實時時間。計時器反應的則是相對時間，即相對於系統啟動後的計時。作業系統核心需要管理執行時間(uptime)和牆上時間(wall time)，而核心中大量事務需要由時間驅動。
系統時鐘
系統核心需要借助硬體設施來管理時間，實時時鐘(rtc)是用來持久存放系統時間的裝置，它由主機電池供電，因此即使關閉系統，實時時鐘仍然在持續工作。
當系統啟動時，系統核心從實時時鐘(rtc)讀取實時時間，並將該時間轉換為自 1970 年 1 月 1 日零時零分零秒以來所經歷的秒數(即 linux 時間秒)，並將該秒數儲存在系統變數 xtime 中。可以說實時時鐘的主要作用就是初始化 xtime 變數。
系統計時器
系統計時器驅動著週期性發生的事件，在 x86 架構的系統中，系統計時器通常是一種可程式設計硬體晶元。系統計時器的頻率稱之為節拍率(tick rate)，在核心中使用 hz 變數來表示節拍率。
對 x86 架構系統而言，核心版本 2.4 之前，系統計時器的節拍率為 100。自核心版本 2.6 開始，系統計時器節拍率設定為 1000。節拍率 hz = 1000 的含義是系統計時器每秒鐘可產生 1000 次中斷請求，每乙個計時中斷週期稱之為乙個節拍(tick)，也就是說每個節拍時長為 1 秒 / 1000次 = 0.001 秒 = 1 毫秒。節拍的時長決定著系統時間控制的精度，當節拍率從 100 提公升到 1000 時，也就意味著系統計時器的精度從 10 毫秒提公升到了 1 毫秒，這大大提高了系統對時間驅動事件排程的精度。而過於頻繁的時鐘中斷會不可避免地增加系統計時開銷。
系統計時器及其計時中斷處理程式是 linux 核心管理機制的中樞，計時中斷處理程式會定期地處理以下事務(包含而不限於)：
更新系統執行時間(uptime)
更新牆上時間(wall time)
在對稱多處理器系統(smp)上，均衡排程各處理器上的執行佇列
檢查當前程序時間片(time slice)是否耗盡，如果耗盡，則重新排程
執行超時的動態定時器
更新資源耗盡和處理器時間的計算
節拍、節拍率、節拍數
執行時的 linux 核心會周期性地發出計時中斷請求(irq)，每秒鐘發出的計時中斷請求數稱之為節拍率，每次計時中斷週期稱之為節拍，實際計時中斷次數稱之為節拍數。
linux 核心的節拍率在編譯時通過變數 hz 來指定，一般設定為 100 或 1000，表示每秒中斷 100 次或 1000 次。如果節拍率設定為 1000，那麼乙個節拍週期則為 1 秒 / 1000 次 = 1 毫秒。linux 系統使用變數 jiffies 來記錄系統開機以來經歷的節拍數，即從系統啟動開始，每發生一次計時中斷，jiffies 則加 1。通過計算 jiffies 所表示的節拍數，便可得到系統的執行時間。
節拍數轉換為時間
時間(秒) = 節拍數 × 節拍時長 = 節拍數 / 節拍率
時間轉換為節拍數
節拍數 = 時間(秒) / 節拍時長 = 時間(秒) × 節拍率
因此若已知系統核心 hz = 1000，jiffies = 1000 時，便可以快速算出系統的執行時間為 jiffies / hz = 1000 / 1000 = 1 秒。
術語名詞
釋義備註
real time clock (rtc)
實時時鐘
wall time
牆上時鐘
即當前實時時間
uptime
執行時間
time slice
時間片timer
計時器timer interrupt request (irq)
計時中斷請求
hz每秒計時中斷請求次數，也可稱為節拍率(tick rate)
hz 值一般為 100, 250, 300 或 1000。最常見的為 1000 和 100。
tick
節拍tick 與 hz 互為倒數，表示單次計時中斷的時長。
jiffies
節拍數表示系統開機以來的節拍數，即經歷的 tick 數量。
second (s)
秒millisecond (ms)
毫秒1s = 1000ms
microsecond (us)
微秒1ms = 1000us
nanosecond (ns)
納秒1us = 1000ns
picosecond (ps)
皮秒1ns = 1000ps
ref.:
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