Согласно взглядам ньютона время является абсолютным поскольку. Большая энциклопедия нефти и газа. Идеальный цикл теплового двигателя Карно

Галилей считал, что движение можно описать в евклидовой системе отсчета (СО), распространенной на все пространство и сохраняющейся неизменной во времени, что, тем самым, абсолютизирует пространство и время. Исаак Ньютон в "Математических принципах натуральной философии" эту идею сформулировал следующим образом:
1)"абсолютное пространство, в силу своей природы, безотносительно к чему-либо внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным".
2)"абсолютное, истинное или математическое время само по себе и в силу своей внутренней природы течет одинаково, безотносительно к чему-либо внешнему".
3)"время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве — в смысле порядка положения. По самой своей сущности они суть места, приписывать же первичным местам движения нелепо. Вот эти-то места и суть места абсолютные, и только перемещения из этих мест составляют абсолютные движения" .

Ньютон ввел восемь постулатов о времени:
Время существует само по себе и своим существованием не обязано чему бы то ни было в мире.
Все моменты времени равноправны между собой и одинаковы: время - однородно (изотропно).
Ход времени всюду и везде одинаков.
Ход времени одинаково равномерен в прошлом, настоящем и будущем.
Время простирается от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперёд в будущее.
Время обладает одним измерением.
Промежутки времени измеряются, складываются и вычитаются, как отрезки евклидовой прямой.

Ньютон также ввел восемь похожих постулатов для пространства с единственным отличием, что пространство - трехмерное.

Абсолютное пространство в классической механике — трёхмерное евклидово пространство, в котором выполняется принцип относительности и преобразования Галилея. Тем не менее, выделить абсолютное движение в качестве эталона в абсолютном пространстве не возможно, поскольку, если наблюдатель находится в инерциальной системе отсчёта, то он никакими опытами не сможет выяснить, движется ли она равномерно и прямолинейно относительно какой-либо другой ИСО или нет.
"Возможно, что не существует (в природе) такого равномерного движения" — писал Ньютон — "которым время могло бы измеряться с совершенной точностью. Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени измениться не может. Длительность или продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли, или их совсем нет ».

Далее Ньютон предостерегает от очарования ложными выводами:
"время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. …эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные ".

Так есть ли в природе абсолютное время? Ответ однозначный: да, есть! Это момент "здесь и сейчас". Этот момент изменяется с одинаковой темпоральностью хоть на краю галактики, хоть внутри атома. Мы нигде не найдем в бесконечном пространстве точку, где момент времени "здесь и сейчас" опаздывает или опережает сам себя же. А уж ускориться или замедлиться в локальном пространстве темпоральность момента "здесь и сейчас" никак не может ни по какой причине, тем более из-за такого параметра, как скорость движения объекта, что проповедуется в СТО. Время "здесь и сейчас" - это тотальное явление, не имеющее фронта распространения. Оно пронизывает материю во всех ее масштабах и является единотемпоральным. По той причине, что момент "здесь и сейчас" является всеобщей точкой на стреле Движения - одной из компонент триединого Абсолюта .

Если верить современным научным сказкам, то в летящей ракете момент "здесь и сейчас" не совпадает с моментом этого же "здесь и сейчас" на Земле. Тем более, как следует из СТО, момент "здесь и сейчас", якобы, зависит от выбора системы отсчета. В фантазиях Эйнштейна создана каша из задержки электромагнитных сигналов и постулата о постоянстве скорости света в любой СО. Этот постулат формирует разрыв реальности в виде мгновенного скачка от евклидова пространства к псевдоевклидову. Эффект деформации пространства и времени получается еще в преобразованиях Галилея. Это - чисто математическая деформация, обусловленная поворотом осей координат. Но от ортогональности пространства-времени никуда не деться, поскольку мы оперируем таким понятием, как скорость v=dx/dt, где эта ортогональность уже введена э-приори. В природе, существующей в режиме "здесь и сейчас", только разум может определить скорость перемещения объекта, поскольку для ее выявления необходимы, как минимум, две пространственно-временные координаты. И если одна пространственно-временная координата, например, фиксируется "здесь и сейчас", то вторую координату можно извлечь только из памяти, зафиксировавшей положение объектов в ранее пройденный момент "здесь и сейчас".

В философии акаши говорится, что компоненты Абсолюта - Идея, Пространство и Движение - переплетены друг с другом. Это ведь совершенно разные понятия, переплетение и ортогональность. Если для ортогонального случая скорость передвижения объекта определяется как v=ds/dt, то в СТО эта ортогональность нарушается, поскольку угол между осями s и t становится меньше 90 градусов. Соответственно, меняется и смысл производной в такой системе координат. Но это еще не все: угол между осями s и t в СТО зависит непосредственно от самой же скорости перемещения объекта по сравнению со скоростью света и, в добавок, ни ось времени после поворота координатных осей, ни ось перемещения не совпадают с осями поворота. Этот фактор усиливает истоки апориальности современной теории движения, в связи с чем СТО - теория с огромным количеством парадоксов.

Передача информации о происходящих событиях в интерпретации Галилея и Ньютона подразумевается мгновенной, осуществляющейся со скоростью, равной бесконечности. Но это - не вполне корректная интерпретация данного феномена. Мгновенное наличие у точки пространственно-временной координаты, в первую очередь, означает, что в момент времени "здесь и сейчас" точка имела, имеет или будет иметь конкретные пространственные координаты. "Имела" - это прошлое, "имеет" - это настоящее, "будет иметь" - это будущее. Почему возникают такие сущности, как "прошлое" и "будущее"?

Прошлое и будущее придумал разум. Разум также научился дифференцировать прошлое и будущее на отдельные статические события-точки. Это есть умозрительное время. А динамично перемещающаяся точка "здесь и сейчас" - единственное реальное время. Такой вывод следует из смысла понятия Движения, как одного из трех аксиоматических понятий Абсолюта:

Абсолют=Идея+Пространство+Движение

Данная формула получена из индусского представления об акаше, где можно выделить четыре направления:
1) акаша, как физический элемент, носитель света и звука (ошибочный европейский перевод "эфир") и т.д., или идея наполнителя;
/без обиняков: разговор идет о поле, как о пластилине-материи/
2) акаша, как безграничное пространство мистического опыта, близкое по природе к Абсолюту, Брахману;
3) акаша, как метафизическая сущность, вечная субстанция, служащая вместилищем всего, что есть в мироздании (пространство-вместилище);
4) акаша, как пустое пространство, отсутствие препятствий для всякого рода движений.
Если из этой четверки в основу положить три кита, т.е. пункты 1), 3) и 4), а над ними расположить 2), то получаем искомую формулу.

Более корректное доказательство формулы следует из Брихадараньяка-упанишады:

Она спросила: Яджнявалкья! То, что выше неба, то, что ниже земли, то, что между ними обоими между небом и землей, то, что называют прошедшим, настоящим и будущим, во что вплетено это?
Он ответил: То, что выше неба, Гарги, то, что ниже земли, то, что между ними обоими - между небом и землей, то, что называют прошедшим, настоящим и будущим, это вплетено в пространство.
Она сказала: Хвала тебе, Яджнявалкья, ты верно ответил мне на этот вопрос. Приготовься к другому
Спрашивай, Гарги
Яджнявалкья!.. Во что же вплетено пространство?
Он ответил: Поистине, Гарги, это называют брахманы непреходящим. Оно ни толсто, ни тонко, ни коротко, ни длинно, ни красно [подобно огню], ни прилипчиво [подобно воде], оно ни тень, ни тьма, ни ветер, ни пространство...
Поистине, Гарги, это непреходящее есть невидимое видящее, неслышимое слышащее, немыслимое мыслящее, непознаваемое познающее. Нет иного видящего, кроме него, нет иного слышащего, кроме него, нет иного мыслящего, кроме него, нет иного познающего, кроме него. Гарги! в это непреходящее поистине вплетено пространство.
Она сказала: Почтенные брахманы! Цените то, что вы можете ограничиться одним лишь почитанием его. Поистине никто из вас не победит его в споре о Брахмане. После этого умолкла дочь Вачакну.

Каждая ипостась Абсолюта раскладывается на две части:
Идея=качество+количество
Пространство=место+протяженность
Движение=время+длительность

Абсолют имеет два смысла: ВСЕ и ИМЯ. За ИМЕНЕМ Абсолюта скрывается Бог, природа, программа, принцип и т.д. Под смыслом ВСЕГО подразумевается архив/каталог/банк данных/список и т.д. информации, которой располагает или будет располагать разум. В потенциале этот массив информации бесконечен и включает в себе абсолютно ВСЕ.

Как видно из разложения Движения и Пространства, время - это своеобразное место, но только не в Пространстве, а на фоне бесконечной и непрерывной смены череды причинно-следственных отношений. Именно это течение причинно-следственных отношений и называется стрелой Движения. Поскольку время - это место, то к нему применимо понятие точки на этой стреле. И не важно, эта точка находится в прошлом-будущем, или находится в настоящем: место есть место, а непрерывная смена мест с единой темпоральностью есть формальное определение Движения. Другое дело длительность: это "расстояние" между двумя точками-местами. Длительность - это уже содержательная часть Движения.

Казалось бы: абсолютное время, как постоянно движущаяся точка "здесь и сейчас" известно. Так в чем причина нескончаемых споров о пространственно-временном континууме? Здесь можно выделить несколько основных причин:
1)конечностью скорости передачи информации о происходящих событиях;
2)сложностью синхронизации часов в различных СО на протяжении длительного периода измерений;
3)отсутствием достоверной информации о точности работы часов в различных гравитационных условиях;
4)сомнением применимости постулата постоянства скорости света в различных СО (Абсолют Эйнштейна);
5)наличие в СТО большого количества парадоксов, что может свидетельствовать об ошибочности теории.

Так что не стоит забывать о предостережениях Ньютона:
"...Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные".

Ответ ++
Согласно теории Ньютона, «Абсолютное время» – это бесконечная однородная длительность, существующая сама по себе и вне какой-либо связи с материальными телами. Таким образом, он приписывал «Абсолютному времени» атрибуты вечности, однородности и автономности от материи.
2. В механической картине мира считалось, что пространственные размеры тел …
не зависят ни от скорости измеряемого тела в выбранной системе отсчета, ни от других факторов
тем больше, чем больше скорость измеряемого тела в выбранной системе отсчета
тем меньше, чем больше скорость измеряемого тела в выбранной системе отсчета
зависят не от скорости измеряемого тела в выбранной системе отсчета, а от других факторов

Ответ ++
Поскольку механическая картина мира опиралась на ньютоновские представления об Абсолютном пространстве, никак не зависящем от материальных тел и их движения, то и размер тела (протяженность тела в Абсолютном пространстве) не зависит ни от чего.
3. В рамках механической картины мира пространственные размеры тела с ростом его скорости движения …
остаются неизменными
сокращаются во всех направлениях
сокращаются в направлении движения
увеличиваются во всех направлениях

Ответ ++
Представления механической картины мира о пространстве и времени основывались на ньютоновых концепциях Абсолютного пространства и Абсолютного времени, которые существуют независимо от материальных тел. Соответственно, пространственные расстояния и промежутки времени не должны были меняться, как бы там ни двигались материальные тела.
4. Согласно представлениям античных атомистов …
пустота, в которой движутся атомы, – такой же самостоятельный элемент мироздания, как и сами атомы
атомы, движущиеся в пустоте, являются ее порождением, постоянно возникают из пустоты и вновь исчезают в ней
пустоты не существует, поскольку Вселенная всюду плотно заполнена атомами
пустоты не существует, поскольку промежутки между атомами заполнены особой материальной субстанцией – эфиром

Ответ ++
Согласно воззрениям атомистов античности, пустота и атомы – два необходимых и самостоятельных элемента мироздания. Атомы необходимы для того, чтобы строить все вещи в мире. Пустота также необходима: она разделяет атомы, обусловливая их дискретность, отделенность друг от друга. Кроме того, она предоставляет атомам возможность перемещаться, изменять свои положения с течением времени. Понятно, что «пустота» античного атомизма – это прообраз более мощной и более поздней абстракции пространства.
5. Согласно представлениям механической картины мира, если бы из Вселенной можно было убрать все материальные тела, то …
свойства пространства и времени остались бы неизменными
сами понятия пространства и времени потеряли бы смысл
пространство и время остались бы, но стали всюду плоскими, неискривленными
пространство и время немедленно породили бы материю в количестве, равном количеству удаленной материи

Ответ ++
В механической картине мира пространство и время считались абсолютно независимыми от материи. В такой картине удаление материальных тел никак не должно сказаться ни на существовании, ни на свойствах пространства и времени.
6. Ньютон ввел понятие «Абсолютное время». Время является Абсолютным, поскольку …
его течение совершенно не зависит от материальных тел и того, что с ними происходит
отсчитывается от момента сотворения мира, до которого времени просто не было
оно течет быстрее, чем время в любой системе отсчета, связанной с реальным телом отсчета
оно является первоначальной причиной всех явлений, безусловным и совершенным началом бытия

Ответ ++
Представления механической картины мира о пространстве и времени основывались на ньютоновых концепциях Абсолютного пространства и Абсолютного времени, главным свойством которых считалась независимость от материальных тел. Соответственно, промежутки такого времени не должны были соотноситься с материальными телами и их движением. А раз время, определенное таким образом, не может измеряться относительно материальных тел и событий, которые с ними происходят, оно должно быть Абсолютным.

Относительное время - это время, которое мы измеряем по часам, психологическое время. Структура относительного времени является искусственной, созданной человеком, и она приносит очевидную пользу: мы имеем возможность планировать свою жизнь и расставлять приоритеты только в контексте относительного времени. Прошлое, настоящее и будущее - необходимые понятия для осмысления и планирования жизни; когда мы решаем, что именно важнее всего сделать, относительное время позволяет нам измерить будущее (в часах, днях или годах) - с тем чтобы мы смогли успешно достичь своей цели. На практике это означает анализ прошлого опыта (сколько времени это занимало ранее?), оценку возможных вариантов (сколько времени это займет, если я сделаю это так или эдак?) и рациональное планирование каждого дня, с тем чтобы тратить время эффективно, а не транжирить его, постоянно отвлекаясь или сосредоточиваясь на менее важных делах.

Абсолютное время не поддается измерению, это текущий «настоящий» момент природного мира, и он значим для нас не меньше, чем относительное время. Попадая в сферу абсолютного времени, мы видим и воспринимаем себя и мир вокруг вне контекста времени относительного. В сфере абсолютного времени никакого количественного времени нет - мы полностью присутствуем в настоящем моменте и концентрируемся на стоящей перед нами задаче, не задумываясь ни о прошлом, ни о будущем. Парадоксально, но как только мы достигаем полного присутствия в абсолютном времени, мы тут же теряем самосознание. Именно это имел в виду великий японский учитель дзен XIII века Эйхэй До- гэн, когда сказал: «Познать буддизм означает познать себя. Познать себя означает забыть себя. Забыть себя означает пробудиться со всеми и вся».

Мы познаем себя, чтобы на основе накопленного жизненного опыта понимать, что мы собой представляем. Понимать, что мы собой представляем, - значит понимать, как мы проецируем свой прошлый опыт на настоящее и будущее. Например, когда я произношу слово небо> в вашем сознании формируется образ неба. Вы знаете, как выглядит небо, потому что видели его раньше; однако ваше представление о небе может отличаться от моего. Что еще более важно, когда вы выходите на улицу, вы, вероятно, не обращаете внимания на небо, потому что считаете, что вам уже известно, как оно выглядит, - ведь вы видели его бесчисленное множество раз. Однако небо выглядит по-разному в каждый момент времени, оно всегда неповторимо и изменчиво.

То же самое касается и нас самих. Мы уверены, что знаем, кто мы такие, поскольку представление о себе сформировано у пас на основе прошлого опыта. Как и в случае с относительным временем, мы уверены в своих представлениях о самих себе (так нам удобно) - и становимся столь же предсказуемыми, как течение относительного времени. Однако в сфере абсолютного времени этого медленного движения вперед, всех этих впечатлений из прошлого просто не существует; представления, сформированные человеком на основе относительного времени, исчезают. Переживание абсолютного времени - это восприятие мира таким, каким он является в данный момент, и оно требует освобождения от пут наших убеждений и понятий.

Когда мы абстрагируемся от своих представлений о себе и о мире, поразительно, насколько удивительными становятся обычные вещи: небо оживает, оживают цветы, само время оживает, и наши чувства вместе с ним. В таком состоянии полноты жизни мы более уравновешены, более собраны и более продуктивны. Ощущение полноты жизни сообщает новый смысл нашей работе и отношениям, оно открывает для нас новые возможности, поскольку прошлое больше не сковывает нас; в результате мы усиливаем сосредоточенность, увеличиваем творческий потенциал и продуктивность, и страх отступает.

В беседах и в своей книге «Мое внезапное озарение» невролог Джилл Болт Тейлор очень подробно рассказывает о том, как она ощущала себя во время инсульта. Когда у нее случился инсульт, она испытала мучительное ощущение того, что левое полушарие ее мозга перестало функционировать, и, поскольку в рабочем состоянии осталось только правое полушарие, время для нее остановилось и все рациональное, аналитическое мышление вдруг исчезло, в результате чего она испытала огромную радость и счастье. Она ощущала безмятежность и открытость миру, и это было совершенно новым и потрясающим переживанием, ставшим для нее откровением смысла, любви и полного принятия мира. Затем, осознав, что у иее случился инсульт и что ей необходима помощь, она как-то сумела активизировать левое полушарие мозга, чтобы набрать номер телефона. Безусловно, левое полушарие нашего мозга нам необходимо, но Тейлор хотела сказать следующее: не забывайте о своем правом полушарии; не проживайте свою жизнь, игнорируя безвременное и ни с чем не сравнимое состояние сознания, всегда доступное нам.

Самое замечательное заключается в том, что нам нет необходимости выбирать между относительным и абсолютным временем. Как в той дзенской притче о флаге, мы можем охватить все одновременно - флаг, ветер и паше сознание. В рамках относительного времени мы можем рационально планировать жизнь, расставляя приоритеты и сначала делая то, что важнее всего. Однако в период работы и в перерывах мы можем входить в сферу абсолютного времени, где каждое мгновение неповторимо и где любая деятельность, за которую мы беремся, кажется (и на самом деле является) новой и живой.

Иcаак Ньютон

Современная физика отказалась от концепции абсолютного пространства и времени классической физики Ньютона. Релятивистская теория продемонстрировала, что пространство и время относительны. Нет, по-видимому, фраз, повторяемых более часто в работах по истории физики и философии. Однако все не так просто, и подобные утверждения требуют определенных уточнений (правда, достаточно лингвистического толка). Тем не менее, обращения истокам иногда оказывается очень полезным для понимания современного состояния науки.

Время, как известно, можно измерить при помощи равномерного периодического процесса. Однако, не имея времени, откуда мы знаем, что процессы равномерны ? Очевидны логические трудности в определении подобных первичных понятий. Равномерность хода часов должна постулироваться и называться равномерным течением времени. Например, определяя время при помощи равномерного и прямолинейного движения, мы тем самым превращаем первый закон Ньютона в определение равномерного хода времени. Часы идут равномерно, если тело, на которое не действуют силы, движется прямолинейно и равномерно (по этим часам). При этом движение мыслится относительно инерциальной системы отсчета, которая для своего определения также нуждается в первом законе Ньютона и равномерно идущих часах.

Другая трудность связана с тем, что два одинаково равномерных на данном уровне точности процесса могут оказаться относительно неравномерными при более точном измерении. И мы постоянно оказываемся перед необходимостью выбора все более надежного эталона равномерности хода времени.

Как уже отмечалось, процесс считается равномерным и измерение времени с его помощью приемлемым до тех пор, пока все другие явления описываются максимально просто. Очевидно, что требуется определенная степень абстрагирования при подобном определении времени. Постоянный поиск правильных часов связан с нашим убеждением в некотором объективном свойстве времени обладать равномерным темпом хода.

Ньютон отлично понимал существование подобных трудностей. Более того, в своих "Началах" он и ввел понятия абсолютного и относительного времени, чтобы подчеркнуть необходимость абстрагирования, определения на основе относительного (обыденного, измеряемого) времени его некоторой математической модели — времени абсолютного. И в этом его понимание сущности времени не отличается от современного, хотя из-за различия в терминологии возникла определённая путаница.

Обратимся к "Математическим Началам Натуральной Философии" (1687 г.). Сокращённые формулировки определения Ньютоном абсолютного и относительного времени звучат следующим образом:

Абсолютное (математическое) время без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно. Относительное (обыденное) время есть мера продолжительности, постигаемая чувствами при посредстве какого-либо движения.

Абсолютное время различается в астрономии от обыденного солнечного времени уравнением времени. Ибо естественные солнечные сутки, принимаемые при обыденном измерении времени за равные, на самом деле между собою неравны. Это неравенство и исправляется астрономами, чтобы при измерениях движений небесных светил применять более правильное время. Возможно, что не существует (в природе) такого равномерного движения, которым время могло бы измеряться с совершенною точностью. Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может.

Относительные количества не суть те самые количества, коих имена им обычно придаются, а суть лишь результаты измерений сказанных количеств (истинные или ложные), постигаемые чувствами и принимаемые обычно за сами количества.

Ньютон нигде не обсуждает вопрос о том, что скорость течения времени может отличаться в различных относительных пространствах (системах отсчета). Безусловно, классическая механика подразумевает одинаковую равномерность хода времени для всех систем отсчета. Однако это свойство времени кажется настолько очевидным, что Ньютон, очень точный в своих формулировках, не обсуждает его и не формулирует как одно из определений или законов своей механики. Именно это свойство времени было отброшено теорией относительности. Абсолютное же время в понимании Ньютона по-прежнему присутствует в парадигме современной физики.

Перейдём теперь к физическому пространству Ньютона. Если понимать под абсолютным пространством существование некоторой выделенной, привилегированной системы отсчета, то излишне напоминать, что в классической механике его нет. Блестящее описание Галилеем невозможности определить абсолютное движение корабля — яркий тому пример. Таким образом, релятивистская теория и не могла отказаться от того, что в классической механики отсутствовало.

Тем не менее, у Ньютона вопрос о соотношении абсолютного и относительного пространства недостаточно ясен. С одной стороны, и для времени, и для пространства термин "относительный" используется в смысле "измеряемая величина" (постигаемая нашими чувствами), а "абсолютный" — в смысле "её математическая модель":

Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел, и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное.

Если же и сама Земля движется, то истинное абсолютное движение тела найдется по истинному движению Земли в неподвижном пространстве и по относительным движениям корабля по отношению к Земле и тела по кораблю.

Однако совершенно невозможно ни видеть, ни как-нибудь иначе различать при помощи наших чувств отдельные части этого пространства одну от другой, и вместо них приходится обращаться к измерениям, доступным чувствам. По положениям и расстояниям предметов от какого-либо тела, принимаемого за неподвижное, определяем места вообще. Невозможно также определить истинный их (тел) покой по относительному их друг другу положению.

Поэтому воистину насилуют смысл священного писания те, кто эти слова истолковывают в нем.

Математическая структура как классической механики, так и релятивистской теории хорошо известна. Свойства, которыми наделяют эти теории пространство и время, однозначно следуют из этой структуры. Туманные же (философские) рассуждения об устаревшей "абсолютности" и революционной "относительности" вряд ли приближают нас к разгадке Главной Тайны.

Текущее значение абсолютного времени (time of day, wall time, время дня) определено в файле kernel/timer. с следующим образом.

struct timespec xtime;

Структура данных timespe c определена в файле в следующем виде.

struct timespec {

time_t tv_sec; /* seconds */

long tv_nsec; /* nanoseconds */

1970 года (UTC, Universal Coordinated Time, всеобщее скоординированное время). Указанная дата называется epoch (начало эпохи). В большинстве Unix-подобных операционных систем счет времени ведется с начала эпохи. В поле xtime.tv_nse c хранится количество наносекунд, которые прошли в последней секунде.

Чтение или запись переменной xtime требует захвата блокировки xtime_lock. Это блокировка - не обычная спин-блокировка, а секвентпая блокировка, которая рассматривается в главе 9, "Средства синхронизации в ядре".

Для обновления значения переменной xtime необходимо захватить секвентную блокировку на запись следующим образом.

write_seqlock(&xtime_lock);

/* обновить значение переменной xtime … */

write_sequnlock(&xtime_lock);

Считывание значения переменной xtim e требует применения функций read _

seqbegin() и read_seqretr y () следующим образом.

unsigned long lost;

seq = read_seqbegin(&xtime_lock);

usec = timer->get_offset(); lost = jiffies wall_jiffies; if (lost)

usec += lost * (1000000 / HZ);

sec = xtime.tv_sec;

usec += (xtime.tv_nsec / 1000);

} while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));

Этот цикл повторяется до тех пор, пока не будет гарантии того, что во время считывания данных не было записи. Если во время выполнения цикла приходит прерывание таймера и переменная xtime обновляется во время выполнения цикла, возвращаемый номер последовательности будет неправильным и цикл повторится снова.

Главный пользовательский интерфейс для получения значения абсолютного времени - это системный вызов gettimeofda y () , который реализован как функция sys_gettimeofday() следующим образом.

asmlinkage long sys_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)

if (likely(tv !=NULL)) { struct timeval_ktv; do_gettimeofday(&ktv);

if (copy_to_userftv, &ktv, sizeof(ktv))

if (unlikely(tz !=NULL)) {

if (copy_to_user(tz, &sys_tz, sizeof(sys_tz)))

Если из пространства пользователя передано ненулевое значение параметра tv, то вызывается аппаратно-зависимая функция do_gettimeofday() . Эта функция главным образом выполняет цикл считывания переменной xtime , который был только что рассмотрен. Аналогично, если параметр tz не равен нулю, пользователю возвращается значение часового пояса (time zone), в котором находится операционная система. Этот параметр хранится в переменной sys_tz . Если при копировании в пространство пользователя значения абсолютного времени или часового пояса возникли ошибки, то функция возвращает значение -EFAULT. В случае успеха возвращается нулевое значение.

Ядро предоставляет системный вызов time() 6 , однако системный вызов gettimeofday() полностью перекрывает его возможности. Библиотека функций языка С также предоставляет другие функции, связанные с абсолютным временем, такие как ftime() и ctirae() .

Системный вызов settimeofday() позволяет установить абсолютное время в указанное значение. Для того чтобы его выполнить, процесс должен иметь возможность использования CAP_SYS_TIME.

Если не считать обновления переменной xtime, то ядро не так часто использует абсолютное время, как пространство пользователя. Одно важное исключение- это код файловых систем, который хранят в индексах файлов значения моментов времени доступа к файлам.

Таймеры

Таймеры (timers), или, как их еще иногда называют, динамические таймеры, или таймеры ядра, необходимы для управления ходом времени в ядре. Коду ядра часто необходимо откладывать выполнение некоторых функций на более позднее время. Здесь намеренно выбрано не очень четкое понятие "позже". Назначение механизма нижних половин - это не задерживать выполнение, а не выполнять работу прямо сейчас. В связи с этим необходим инструмент, который позволяет задержать выполнение работы на некоторый интервал времени. Если этот интервал времени не очень маленький, но и не очень большой, то решение проблемы - таймеры ядра.

6 Дл я некоторы х аппаратны х платфор м функция sys_time () не реализована, а вместо этого она эмулируется библиотекой функций языка С на основании вызова gettimeofday () .

Таймеры очень легко использовать. Необходимо выполнить некоторые начальные действия, указать момент времени окончания ожидания, указать функцию, которая будет выполнена, когда закончится интервал времени ожидания, и активизировать таймер. Указанная функция будет выполнена, когда закончится интервал времени таймера. Таймеры не являются циклическими. Когда заканчивается интервал времени ожидания, таймер ликвидируется. Это одна из причин, почему таймеры называют динамическими 7. Таймеры постоянно создаются и ликвидируются, на количество таймеров не существует ограничений. Использование таймеров очень популярно во всех частях ядра.

Использование таймеров

Таймеры представлены с помощью структур time r list , которая определена в файле следующим образом.

struct tirner_list {

struct list_head entry; /* таймеры хранятся в связанном списке */

unsigned long expires; /* время окончание срока ожидания в импульсах системного таймера (jiffies) */

spinlock_t lock; /* блокировка для защиты данного таймера */

void (*function) (unsigned long); /*функция-обработчик таймера*/ unsigned long data; /* единственный аргумент обработчика */ struct tvec_t_base_s *base; /*внутренние данные таймера, не трогать! */

К счастью, использование таймеров не требует глубокого понимания назначения полей этой структуры. На самом деле, крайне не рекомендуется использовать поля этой структуры не по назначению, чтобы сохранить совместимость с возможными будущими изменениями кода. Ядро предоставляет семейство интерфейсов для работы с таймерами, чтобы упростить эту работу. Все необходимые определения находятся в файле . Большинство реализаций находится в файле kernel/timer.с.

Первый шаг в создании таймера - это его объявление в следующем виде.

struct timer_list my_timer;

Далее должны быть инициализированы поля структуры, которые предназначены для внутреннего использования. Это делается с помощью вспомогательной функции перед вызовом любых функций, которые работают с таймером.

my_timer.expire s = jiffie s + delay ; /* интервал времени таймера закончится через delay импульсов */

7 Другая причин а состоит в том, что в ядрах старых версий (до 2.3) существовали статические таймеры. Такие таймер ы создавались во врем я компиляции, а не во врем я выполнения. Он и имели ограниченны е возможности и из-за их отсутствия сейчас никто не огорчается.

my_timer.data = 0; /* в функцию-обработчик Судет передан параметр, равный нулю */

my_timer.function = my_function; /* функция, которая будет выполнена,

когда интервал времени таймера истечет */

Значение поля my_timer.expire s указывает время ожидания в импульсах системного таймера (необходимо указывать абсолютное количество импульсов). Когда текущее значение переменной jiffie s становится большим или равным значению поля my_time r . expires , вызывается функция-обработчик my_timer.functio n с параметром my_timer.data . Как видно из описания структуры timer_list , функция-обработчик должна соответствовать следующему прототипу.

void my_timer_function(unsigned long data);

Параметр dat a позволяет регистрировать несколько таймеров с одним обработчиком и отличать таймеры с различными значениями этого параметра. Если в аргументе нет необходимости, то можно просто указать нулевое (или любое другое) значение.

Последняя операция - это активизация таймера.

add_timer(&my_timer);

И таймер запускается! Следует обратить внимание на важность значения поля expired . Ядро выполняет обработчик, когда текущее значение счетчика импульсов системного таймера больше, чем указанное значение времени срабатывания таймера, или равно ему. Хотя ядро и гарантирует, что никакой обработчик таймера не будет выполняться до истечения срока ожидания таймера, тем не менее возможны задержки с выполнением обработчика таймера. Обычно обработчики таймеров выполняются в момент времени, близкий к моменту времени срабатывания, однако они могут быть отложены и до следующего импульса системного таймера. Следовательно, таймеры нельзя использовать для работы в жестком режиме реального времени.

Иногда может потребоваться изменить момент времени срабатывания таймера, который уже активизирован. В ядре реализована функция mod_time r () , которая позволяет изменить момент времени срабатывания активного таймера.

mod_timer(&my_timer, jiffies + new_delay); /* установка нового времени срабатывания*/

Функция mod_time r () позволяет также работать с таймером, который проинициализирован, но не активен. Если таймер не активен, то функция mod_timer() активизирует его. Эта функция возвращает значение 0, если таймер был неактивным, и значение 1, если таймер был активным. В любом случае перед возвратом из функции mod_time r () таймер будут активизирован, и его время срабатывания будет установлено в указанное значение.

Для того чтобы деактивизировать таймер до момента его срабатывания, необходимо использовать функцию del_time r () следующим образом.

del_timer(&my_timer);

Эта функция работает как с активными, так и неактивными таймерами. Если таймер уже неактивен, то функция возвращает значение 0, в другом случае возвращается значение 1. Следует обратить внимание, что нет необходимости вызывать эту

функцию для таймеров, интервал ожидания которых истек, так как они автоматически деактивипируются.

При удалении таймеров потенциально может возникнуть состояние конкуренции. Когда функция del_time r () возвращает управление, она гарантирует только то, что таймер будет неактивным (т.е. его обработчик не будет выполнен в будущем). Однако на многопроцессорной машине обработчик таймера может выполняться в этот момент на другом процессоре. Для того чтобы деактивизировать таймер и подождать, пока завершится его обработчик, который потенциально может выполняться, необходимо использовать функцию del_timer_syn c () :

del_timer_sync(&my_timer);

В отличие от функции del_timer() , функция del_timer_sync() не может вызываться из контекста прерывания.

Состояния конкуренции, связанные с таймерами

Так как таймеры выполняются асинхронно по отношению к выполняемому в данный момент коду, то потенциально могут возникнуть несколько типов состояний конкуренции за ресурсы. Во-первых, никогда нельзя использовать следующий код, как замену функции inod_timer ().

del_timer (my_timer) ;

my_timer->expires = jiffies + new_delay;

add_timer(my_timer);

Во-вторых, практически во всех случаях следует использовать функцию del_time r _sync (), а не функцию del_time r (). В противном случае нельзя гарантировать, что обработчик таймера в данный момент не выполняется. Представьте себе, что после удаления таймера код освободит память или каким-либо другим образом вмешается в ресурсы, которые использует обработчик таймера. Поэтому синхронная версия более предпочтительна.

Наконец, необходимо гарантировать защиту всех совместно используемых данпых, к которым обращается функция-обработчик таймера. Ядро выполняет эту функцию асинхронно по отношению к другому коду. Совместно используемые данные должны защищаться так, как рассматривалось в главах 8 и 9.

Реализация таймеров

Ядро выполняет обработчики таймеров в контексте обработчика отложенного прерывания после завершения обработки прерывания таймера. Обработчик прерывания таймера вызывает функцию update_process_time s () , которая в свою очередь вызывает функцию run_local_timer s () , имеющую следующий вид.

void run_local_timers(void)

raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);

Отложенное прерывание с номером TIMER_SOFTIRQ обрабатывается функцией run_tirner_softir q (). Эта функция выполняет на локальном процессоре обработчики всех таймеров, для которых истек период времени ожидания (если такие есть).

Таймеры хранятся в связанном списке. Однако в ядре было бы неразумным просматривать весь список в поисках таймеров, для которых истекло время ожидания, или поддерживать список в отсортированном состоянии на основании времени срабатывания таймеров. В последнем случае вставка и удаление таймеров заняли бы много времени. Вместо этого таймеры разбиваются на 5 групп на основании времени срабатывания. Таймеры перемещаются из одной группы в другую, по мере того как приближается момент времени срабатывания. Такое разбиение на группы гарантирует, что в большинстве случаев при выполнении обработчика отложенного прерывания, ответственного за выполнение обработчиков таймеров, ядро будет выполнять мало работы для поиска таймеров, у которых истек период ожидания. Следовательно, код управления таймерами очень эффективен.