Valósidejű óra

A valósidejű óra (angolul: real-time clock, röviden: RTC) a számítógép kikapcsolt állapotában is működő időmérő eszköz. Leggyakrabban CMOS integrált áramköri technológián alapulnak, amelyek működését a gép kikapcsolt állapotában az alaplapra szerelt kisméretű akkumulátor (általában lítium alapú gombelem) vagy újabban szuperkondenzátor^[1] biztosítja.^[2] Személyi számítógépekben, szerverekben, beágyazott rendszerekben és más elektronikus eszközökben alkalmazzák őket.

A valósidejű óra megnevezés az emberi időegységekben történő valósidejű időszámítást takarja. A digitális elektronikában azonban alapvetően órajelgenerátorok keltik a nyomtatott áramköri elemek számára szükséges órajeleket, mely teljesen más, mint az emberi időszámítás.^[3]

Az 1980-as évek elején megjelent első IBM PC-k, majd az IBM PC/XT-k sem rendelkeztek a számítógép kikapcsolt állapotában is működő belső órával, így ahhoz, hogy a gép pontos időt és dátumot mutassa, a felhasználónak a gép minden egyes bekapcsolásakor meg kellett adnia azt.^[4] A helyzet általános jellegű volt, hiszen a korabeli mikroszámítógépek, de például az 1985-ben megjelent Amiga vagy az Apple II modellek többsége sem tartalmazott gyárilag beépített RTC-t. Bár már az XT-khez is fejlesztettek ki e problémát áthidaló bővítőkártyákat, a valósidejű óra csak az IBM AT kategóriájú gépekben jelent meg standard kiegészítő áramkörként 1984-ben.^[4]

Az idő tárolásához egy kis kapacitású, CMOS technológiával készült - és ennek megfelelően kis teljesítményfelvételű - akkumulátorral vagy gombelemmel megtáplált RAM memóriát alkalmaznak, amely így a gép kikapcsolt állapotában is működőképes marad. Ugyanez az áramforrás táplálja a memóriaegységgel egybeépíttet órajelgenerátort is, amely az idő számlálásáról gondoskodik. Az egység alapértelmezett órajele 32768 Hz, ami azonban a frekvencia-leosztás állításával változtatható.^[4] Ez ugyanaz a frekvencia, melyet a kvarcórákban is alkalmaznak. Az RTC-k leggyakrabban kristályoszcillátort vagy kerámiarezonátort alkalmaznak stabil frekvencia előállítására.^[5]

A CMOS memóriaegységek mérete 64, ill. 128 bájt lehet. Mivel azonban az óraáramkör ebből csak az első 14 bájtot használja, a fennmaradó cellákat a számítógép konfigurációs adatainak tárolására alkalmazzák, ezáltal kiváltva a PC-k és XT-k esetén alkalmazott, kissé nehézkes DIP-kapcsolós megoldást. A CMOS memória tartalma három csoportra bontható: a RTC által használt cellák, a szabványos konfigurációs területek és a BIOS-gyártó-specifikus konfigurációs adatok. A valósidejű óra adatait minden rendszer ugyanúgy használja fel és értelmezi.^[4]

CMOS helyett manapság már inkább NVRAM chipeket használnak a BIOS beállításainak tárolására. Az RTC modul a déli híd (southbridge) lapka része lett.^[6]

Számos integrált áramkör gyártó készít RTC-ket, mint például az NXP Semiconductors, a Texas Instruments, az Analog Devices, vagy az STMicroelectronics. Legfőképpen személyi számítógépekben, szerverekben, illetve beágyazott rendszerekben alkalmaznak RTC-ket, de számos más elektronikus eszközben is megtalálhatók. Az egykártyás számítógépben alkalmazott RTC-k többsége Analog Devices (Maxim Integrated) gyártmány,^[5] nevezetesen a DS1307 típus.^[7]

PC-kben a valósidejű óra technológia alapfelszereltségként 1984-ben az IBM PC/AT szabványnak megfelelő számítógépekkel mutatkozott be, melyek eleinte Motorola gyártmányú MC146818 RTC chipeket tartalmaztak. Később a Dallas Semiconductor jellegzetes fekete téglalap alakú, gombelemet is magában foglaló tokozással gyártott tömegesen a PC-klón gyártók számára óramodulokat. Jelenleg az RTC funkció a déli híd vezérlőáramkör része a számítógépekben.^[5]

Léteznek még rádió- és szoftveralapú RTC-k is. A mobiltelefonok LTE szabványa a helyi idő közvetlen elérését teszi lehetővé. Internetes-elérés megléte esetén elérhető a telefon vagy számítógép számára a hálózati idő protokoll (NTP), mely az egyezményes koordinált világidőt szolgáltatja a szökőmásodperccel kiegészítve. A rádióvezérelt órák pedig rendszeres időközönként rádióhullám alkalmazásával atomórához szinkronizálják magukat.^[8] Olyan elektronikus eszközök esetén, melyek nem rendelkeznek beépített hardveres RTC-vel, szoftveresen is ki lehet alakítani valósidejűhöz közeli órát a kvarckristályok, illetve rezonátorok által szolgáltatott órajelekből szoftveres számítással. Ilyen ingyenes szoftveres RTC megoldást láthatunk például Arduino fejlesztőplatformokhoz.^[9]