Морские информационно-управляющие системы Сентябрь 2014, № 5 | Page 47

килогерц до  сотен мегагерц и  даже гигагерц, но  от  большинства из них не требуется точное соответствие номиналу частоты и долговременная стабильность. Поэтому роль часового устройства способны исполнять только специализированные аппаратные средства, сводящиеся к двум классам: • энергонезависимые часы реального времени – обычный колебательный контур на  основе кристалла кварца с  собственной батарейкой для продолжения работы при выключенном питании; характеризуются сравнительно высокой дискретностью считывания показаний и  высокой латентностью, то  есть требуют сравнительно много времени для считывания; • программируемые таймеры  – генераторы сигналов высокой частоты, обеспечивающие на порядок большую разрешающую способность и меньшую задержку считывания. Из них лишь энергонезависимые часы имеют точность не хуже обычных бытовых часов, потому что по сути ими и  являются. Они расположены в  отдельной микросхеме, имеют автономное питание и  вообще работают независимо от  остальных компонентов компьютера. Напротив, все прочие таймеры интегрированы в  микросхемы вместе со  многими другими устройствами, иногда даже в  сам центральный процессор, – отсюда широкий диапазон температур и  непостоянство режима работы. Поэтому системные часы современного компьютера имеют дискретность, исчисляющуюся микросекундами и  даже наносекундами, но точность хода у них не лучше 5 ppm – будь то  дешевый персональный компьютер или дорогой сервер. Большинство же имеют погрешность 10–40 ppm в начале эксплуатации, а по мере старения она ухудшается до 100–200 ppm за несколько лет; без корректировки, такие «проверенные временем» часы каждый месяц будут уходить на 5 минут и более. Заметно лучшие характеристики могут обеспечить термостатированные кварцевые кристаллы: погрешность хода от 1 ppm до 0,02 ppm и гораздо менее выраженное старение. Но  эти несомненные достоинства компенсируются на несколько порядков более высоким потреблением энергии (как у  процессора в  ноутбуке) и  большей ценой (как у целого ноутбука или настольного компьютера), а также в разы большими габаритами. Поэтому не удивительно, что эти устройства не применяются в продуктах широкого потребления. Однако и  в  более специфичной аппаратуре они тоже редко встречаются: нельзя просто взять готовую материнскую плату и заменить обычный осциллятор на термостатированный по желанию – надо изначально проектировать плату с учетом дополнительного пространства, питания и тепловыделения. Все равно, сколь  бы стабильно ни  работали часы, они нуждаются в  начальной установке и  последующей регулярной синхронизации с  эталоном. Даже атомные часы, имеющие погрешность хода 10–12–10–15, постоянно син- Рис. 4. Формат информацией посылки с  хронометрической хронизируют с  государственными стандартами частоты, а государственные – друг с другом. Атомные часы на спутниках навигационных систем GPS и  ГЛОНАСС регулярно синхронизируются с  земными эталонами. А  по  сигналам спутников, в  свою очередь, могут синхронизироваться рядовые потребители – и добиваться весьма высокой точности даже с обычными кварцевыми часами, если использовать правильный алгоритм. Неудачный проект системы единого времени Р ассмотрим один из  проектов общесудовой системы единого времени (СЕВ), суть которого сводится к следующему [2]: • головное устройство системы получает информацию о  точном времени со  спутников ГЛОНАСС и  каждую миллисекунду производит рассылку переработанной хронометрической информации в  широковещательном режиме сразу всем абонентам последовательной шины ГОСТ Р 52070; • каждая посылка включает в  себя текущую дату, час по Гринвичу, по Москве и по поясному времени, минуты, секунды и тысячные доли секунды, а также вторичную и диагностическую информацию (рис. 4); • значения, указанные в  очередной посылке, соответствуют моменту, отмеряемому стартовым синхроимпульсом следующей посылки, то  есть передаются заранее. На первый взгляд может показаться, что этого описания вполне достаточно для создания по  настоящему высокоточной системы, особенно если закрыть глаза на  недопустимую в  подобных документах двусмысленность таких No. 2 (5) / 2014, Морские информационно-управляющие системы 45