El reloj interno en tiempo real de la PC tiene una utilidad que va mucho más allá de mostrarte la hora en la barra de tareas, es decir, como explicaremos literalmente a continuación, la computadora no podría funcionar sin él. ¿Por qué? Te lo explicamos en profundidad enseguida, pero como adelanto te contamos que sin este reloj el procesador del PC no sabría cuándo hacer los cálculos.
¿Qué es un reloj de tiempo real o RTC y para qué sirve?
Un reloj en tiempo real, también conocido como RTC por sus siglas en inglés «reloj en tiempo real«Es un reloj de computadora, generalmente en forma de circuito integrado (en las placas base es solo uno de sus muchos chips) que se construye con el único propósito de ahorrar tiempo. Por supuesto, cuenta horas, minutos, segundos, meses, días e incluso años.
Los RTC se pueden encontrar en computadoras (de escritorio y portátiles), así como en sistemas integrados, servidores y cualquier componente electrónico que tenga un procesador, ya que estos elementos requieren un temporizador preciso para su funcionamiento, como explicaremos en breve. Es fundamental que sigas trabajando aunque tu PC esté apagado o si la batería está apagada, por eso suele llevar un batería en formato CR1220 o CR2032 lo que garantiza un funcionamiento independiente durante años.
El reloj en tiempo real de su computadora debería poder mantener la hora exacta incluso cuando el dispositivo está apagado, ya que a menudo se usa como disparador para encender el dispositivo o para activar eventos como relojes de alarma. Los circuitos integrados de los sistemas más antiguos usan baterías de litio, mientras que algunos dispositivos modernos usan baterías auxiliares (como la batería que mencioné) o incluso supercondensadores para esto. Los circuitos integrados RTC que usan supercondensadores son recargables y se pueden enchufar si lo desea, pero como mencioné hoy, la mayoría usa una batería que, cuando se retira, restablece el RTC a su punto de inicio (y debe volver a establecer la hora del sistema ).
Los circuitos integrados RTC regulan el tiempo con un oscilador de cristal, por lo que no dependen de señales de reloj como la mayoría de los relojes de hardware (como las CPU, que dependen de este reloj en tiempo real). Además de ser responsable de la función de sincronización del sistema y su reloj, el reloj en tiempo real asegura que todos los procesos del sistema estén sincronizados correcto, algo imprescindible para el funcionamiento del procesador. Aunque algunos podrían argumentar que esta es una tarea del reloj del sistema interno, en realidad depende del RTC.
Los beneficios de usar RTC en una PC incluyen:
- Los circuitos integrados RTC han demostrado ser más necesarios que otros métodos, como la programación del temporizador del controlador.
- Libera al sistema principal de tareas críticas de sincronización.
- Tiene un bajo consumo de energía y una estabilidad de frecuencia casi perfecta, incluso con batería baja.
¿Cómo funciona un RTC en una computadora?
La información del reloj en tiempo real puede ser leída por microprocesador, generalmente a través de una interfaz en serie para facilitar que el software o el firmware realicen funciones dependientes del tiempo. El procesador sincroniza la hora del sistema con el RTC en una referencia de tiempo absoluto y, sin ser como un reloj atómico, prácticamente no tiene desviación, lo que permite que el procesador realice cálculos precisos. En la imagen de arriba puedes ver el diagrama de funcionamiento de un módulo RTC simple.
Por lo general, el RTC se conecta a la CPU mediante un serie de autobuses SPI o I2Cy puede contener una serie de otras funciones, como copia de seguridad de la memoria, un temporizador de vigilancia para controlar el funcionamiento del procesador o temporizadores de cuenta regresiva para genera eventos en tiempo real. Algunos RTC incluyen salidas de interrupción de segundo o minuto y son lo suficientemente inteligentes y autónomos para responder años bisiestos.
Un reloj de tiempo real mantiene su tiempo contando los ciclos a oscilar, generalmente de cristal de cuarzo y que opera a 32,768 KHz. Esto permite que un RTC detecte la ondulación de 50/60 Hz de una fuente de alimentación o que detecte y acumule transiciones de un pulso de unidad GPS. Un RTC que hace esto funciona como un bucle de bloqueo de fase (PLL), cambiando su referencia de reloj interno para «bloquearlo» en la señal externa. Si el RTC pierde su referencia externa, puede volver a detectar este evento (porque el PLL está fuera del bloque) y puede trabajar de forma autónoma con su oscilador interno.
Un RTC que se ejecuta desde su propia referencia interna integrará un intervalo de error relacionado con la precisión absoluta de la referencia de cristal y se verá afectado por una serie de condiciones, que incluyen temperatura. Los cristales están diseñados para operar en un rango de temperatura de -10 °C a 60 °C, y su precisión se reduce si la temperatura se desvía de este rango.
Algunos RTC tienen una compensación de temperatura incorporada que puede extender y aumentar la precisión del oscilador de cuarzo. Los cristales también envejecen, y esto cambia su naturaleza física por lo que con el tiempo pierden su precisión. Los cristales típicos de bajo costo que se usan en hardware de PC tienen una tolerancia de frecuencia de +/- 20 ppm (partes por millón). Esto significa que un cristal con este margen de error podría moverse hasta 72 ms por hora o 1,7 segundos por día, por lo que ocasionalmente requerirá calibración.
El procesador conectado al RTC obtiene una hora del sistema actualizada y constantemente escribe este nuevo valor en el RTC para evitar estas desviaciones, es decir La CPU recalibra constantemente el RTC para mantenerlo siempre preciso.
