Die Zukunft synchronisieren mit Präzisionszeitmessung und zeitbewusstem GPIO auf Intel Hardware

Inhaltverzeichnis

1. Einführung
2. Was ist PTM und TGP?
3. Die Bedeutung präzise synchronisierter Zeit
4. Herausforderungen bei der Übertragung der Zeit
5. Die Rolle von PTM bei der Übertragung der Zeit
6. Vorteile von PTM bei der Synchronisation der CPU-Zeit
7. Die Rolle von TGP bei der Verifikation der Zeitgenauigkeit
8. Wie PTM und TGP genutzt werden können
9. Gewährleistung der Genauigkeit der Zeit
10. Handlungsaufforderungen für OEMs, ODMs und Endbenutzer

🕰️Was ist PTM und TGP?

Präzise synchronisierte Zeit ist essentiell für viele Anwendungen. PTM (Precision Time Measurement) ist Teil des PCIe-Standards und ermöglicht es, die Zeit mit hoher Genauigkeit vom Ethernet-Hardware zu übertragen. Durch die Erfassung von Momentaufnahmen der PTP-Zeit und der Systemzeit bietet PTM eine hardwarebasierte Lösung, die Ineffizienzen und Ungenauigkeiten beim Ablesen der Zeit durch die Software umgeht. TGP (Time Ground Truth Verification) ermöglicht die Überprüfung der Zeitgenauigkeit durch den Vergleich von Pulsen pro Sekunde des Servers und der Netzwerkkarte mit einer Referenzuhr.

Die Bedeutung präzise synchronisierter Zeit

Eine präzise Synchronisierung der Zeit ist entscheidend für eine Vielzahl von Anwendungen. Ob bei verteilten Datenbanken, in der Fertigung oder in Fahrzeugen - viele Systeme benötigen eine zuverlässige und gemeinsame Zeitbasis. Die Software, die diese Zeit benötigt, muss in der Lage sein, Aufgaben zu planen, Multiplizieren oder in eine eindeutige Reihenfolge zu bringen. Die Herausforderung besteht darin, die Zeit so genau wie möglich vom Ethernet-Hardware auf die laufende CPU zu übertragen, da dies oft mit Ungenauigkeiten und Verzerrungen verbunden ist.

Herausforderungen bei der Übertragung der Zeit

Die Übertragung der Zeit vom Ethernet-Hardware auf die CPU ist oft fehleranfällig und kann erhebliche Ungenauigkeiten verursachen. Dies liegt vor allem an Jitter und Verkehrsüberlastung im Betriebssystem. Im Vergleich zu fortschrittlicheren Synchronisationsprotokollen wie P2P (Point-to-Point) oder anderen Protokollen, können Fehler von mehreren Größenordnungen auftreten. Um diese Herausforderungen zu überwinden, kommt PTM ins Spiel.

Die Rolle von PTM bei der Übertragung der Zeit

PTM löst das Problem der letzten Zentimeter bei der Übertragung der Zeit von der Netzwerkkarte auf die CPU. Es erfolgt eine hardwarebasierte Erfassung der Zeit, wodurch Ungenauigkeiten und Verzerrungen vermieden werden, die bei der Softwareübertragung auftreten können. Durch die Erfassung von Cross-Timestamps kann die Differenz zwischen der CPU-Zeit und der Zeit auf der Netzwerkkarte ermittelt werden. Diese disziplinierte Zeit kann von allen CPU-Anwendungen genutzt werden, um genaue Zeitinformationen zu erhalten.

Vorteile von PTM bei der Synchronisation der CPU-Zeit

PTM ermöglicht eine präzise Synchronisation der CPU-Zeit mit minimalen Ungenauigkeiten. Durch die hardwarebasierte Übertragung der Zeit werden Fehler auf einem ähnlichen Niveau wie bei fortschrittlichen P2P-Distributionen erreicht. Mit PTM kann die CPU-Zeit effizient über Posix-Aufrufe wie "clock_gettime" abgerufen werden. Dies ermöglicht es Anwendungsentwicklern, von der Präzision der Zeitmessung zu profitieren, ohne zusätzlichen Aufwand betreiben zu müssen.

Die Rolle von TGP bei der Verifikation der Zeitgenauigkeit

TGP ist ein Intel-spezifisches Funktion zum Überprüfen der Zeitgenauigkeit. Es ermöglicht den Vergleich von Pulsen pro Sekunde (PPS) des Servers und der Netzwerkkarte mithilfe von Oszilloskopen oder Logikanalysatoren. Durch diesen Vergleich kann die tatsächliche Zeitgenauigkeit sichergestellt werden. TGP spielt eine wichtige Rolle bei der Verifikation und Sicherstellung der synchronisierten Zeit mit einer Genauigkeit von bis zu zehn Nanosekunden.

Wie PTM und TGP genutzt werden können

Nachdem PTM aktiviert ist und die Zeit erfolgreich auf die CPU übertragen wurde, können Standardfunktionen wie "clock_gettime" verwendet werden, um die Zeit in Anwendungen abzurufen. Diese Funktionen sind in Linux-Kerneln und aktuellen Versionen von PTP (Precision Time Protocol), ForL und PHC verfügbar. PTM ermöglicht es Entwicklern, die Vorteile der präzisen Zeitmessung kostenlos zu nutzen.

Gewährleistung der Genauigkeit der Zeit

Die Verwendung von TGP ermöglicht eine genaue Überprüfung der Zeitgenauigkeit. Durch den Vergleich der Pulssignale des Servers und der Netzwerkkarte mit einer Referenzuhr kann sichergestellt werden, dass die Zeit synchronisiert und genau ist. Dieser Vergleich kann mit Hilfe von Oszilloskopen und Logikanalysatoren durchgeführt werden. Es ist wichtig, dass die Genauigkeit der Zeit innerhalb von zehn Nanosekunden mit einer Referenzuhr übereinstimmt.

Handlungsaufforderungen für OEMs, ODMs und Endbenutzer

Um das volle Potenzial von PTM und TGP auszuschöpfen, sind mehrere Schritte erforderlich. OEMs und ODMs müssen PTM und TGP in ihre Firmware implementieren und die TGP-Pins zugänglich machen. Hersteller müssen sicherstellen, dass PTM auf relevanten Geräten unterstützt wird, insbesondere auf PCIe-Switches. Endbenutzer werden aufgefordert, PTM und TGP auf unterstützten Plattformen zu nutzen und die Integration auf ihren Geräten anzufordern, falls diese noch nicht unterstützt werden.

Höhepunkte

• PTM ermöglicht die präzise Übertragung der Zeit von der Netzwerkkarte auf die CPU.
• TGP ermöglicht die genaue Zeitverifikation durch den Vergleich von Pulssignale.
• PTM und TGP sind bereits verfügbar und werden von Intel unterstützt.
• OEMs, ODMs und Endbenutzer sollten PTM und TGP nutzen und deren Unterstützung vorantreiben.

FAQ

Frage: Was ist PTM? Antwort: PTM steht für Precision Time Measurement. Es handelt sich um eine hardwarebasierte Übertragung der Zeit von der Netzwerkkarte auf die CPU.

Frage: Was ist TGP? Antwort: TGP steht für Time Ground Truth Verification. Es ermöglicht die Überprüfung der Zeitgenauigkeit durch den Vergleich von Pulssignalen.

Frage: Welche Vorteile bietet PTM? Antwort: PTM ermöglicht eine präzise Synchronisation der CPU-Zeit mit minimalen Ungenauigkeiten.

Frage: Wie kann TGP genutzt werden? Antwort: TGP kann verwendet werden, um die tatsächliche Zeitgenauigkeit durch den Vergleich von Pulssignalen zu überprüfen.

Frage: Wie können OEMs, ODMs und Endbenutzer PTM und TGP nutzen? Antwort: OEMs und ODMs müssen PTM und TGP in ihre Firmware implementieren und die TGP-Pins zugänglich machen. Endbenutzer sollten PTM und TGP auf unterstützten Plattformen nutzen und deren Integration auf ihren Geräten anfordern.