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Echtzeituhr

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Eine Echtzeituhr ({{#invoke:Vorlage:lang|full|CODE=en|SCRIPTING=Latn|SERVICE=englisch}}, RTC) oder physikalische Uhr ist eine Uhr, welche die physikalische Zeit misst<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Synonyme bei Thesaurus|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Synonyme bei Thesaurus}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.openthesaurus.de/synonyme/Echtzeituhr%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Synonyme bei Thesaurus}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.openthesaurus.de/synonyme/Echtzeituhr}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Synonyme bei Thesaurus}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2017-08-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Typen

Hardware-Uhr

Datei:AT Motherboard RTC and BIOS.jpg
Echtzeituhr Typ OEC12C887A von ODIN mit im Gehäuse integriertem Quarz und integrierter Batterie (auf einer Leiterplatte in einem PC)
Datei:DS1302 (cropped).jpg
Lithiumbatterie im Modul einer Echtzeituhr

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Röntgenbild (re.) einer Echtzeituhr DS1287 mit zentrisch angebrachter Batterie (Knopfzelle) und im oberen Bildbereich der Schwingquarz

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Die Funktionalität ist prinzipiell ähnlich der einer Digital-Quarzuhr-Schaltung. Es läuft ein Zähler, von einem Schwingquarz getaktet. Ein angeschlossener Mikroprozessor oder -controller liest dann die Registerstände aus, um sie weiterzuverarbeiten.

Eine Hardware-Uhr ist ein Chip, der im Wesentlichen Zählerregister und einen Uhrenquarz als Taktgeber enthält<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Die Hardware-Uhr|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Die Hardware-Uhr}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.ibr.cs.tu-bs.de/users/thuerman/time/rtc.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Die Hardware-Uhr}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.ibr.cs.tu-bs.de/users/thuerman/time/rtc.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Die Hardware-Uhr}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Technische Universität Braunschweig{{#if: 2017-08-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Software-Uhr

Bei einer Software-Uhr kommt das Taktsignal über eine Unterbrechungsanforderung (Interrupt Request) von der Hardware, der Zähler wird vom Betriebssystem (also der Software) geführt und in Datum und Uhrzeit umgerechnet. Die Bedingung, dass die Uhr bei ausgeschaltetem Gerät weiterläuft, ist somit nicht gegeben. Die Software-Uhr muss also nach dem Einschalten erst synchronisiert werden. Sie wird mit der Hardware-Uhr oder auch fortlaufend mit einem Zeitserver abgeglichen.

In einem PC arbeitet das Betriebssystem nach dem Booten ausschließlich mit der Software-Uhr weiter.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Time FAQ|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Time FAQ}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.beaglesoft.com/mainfaqclock.htm%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Time FAQ}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.beaglesoft.com/mainfaqclock.htm}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Time FAQ}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:beagle software2008-03-19{{#if: 2017-08-06 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Es gibt verschiedene Ansätze, die Echtzeituhr eines Computers bzw. einer Mikrocontroller-Systems mit der tatsächlichen Uhrzeit zu synchronisieren. Sofern ein Zugang zum Internet zur Verfügung steht, ist das verbreitetste Verfahren, die Uhrzeit von einem oder mehreren Zeitservern zu erfragen und zusätzlich durch geschickte Umrechnungen die Verzögerung durch die Übertragungszeit auszugleichen. Siehe dazu Cristians Algorithmus, Berkeley-Algorithmus und das Network Time Protocol. Andere Möglichkeiten sind, das Signal eines Zeitzeichensenders (z. B. DCF77) auszuwerten oder die Uhr vom Benutzer manuell einstellen zu lassen.

Alternative Schaltung

In einigen Geräten wird, um den Quarz und die Batterie einzusparen, als Zeitreferenz die Frequenz der Netzspannung genutzt. Sie wird zwischen Transformator und Gleichrichter kapazitiv entkoppelt und auf den Sekundentakt geteilt (/50 oder /60 je nach Netzfrequenz)<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Benedikt Wirmer|Benedikt Wirmer: }}{{#if:|{{#if:Digitaluhr mit Standard-Logik-ICs|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Digitaluhr mit Standard-Logik-ICs}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://bwir.de/digitaluhr-mit-standard-logik-ics-und-netzansteuerung/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Digitaluhr mit Standard-Logik-ICs}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://bwir.de/digitaluhr-mit-standard-logik-ics-und-netzansteuerung/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Digitaluhr mit Standard-Logik-ICs}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2006{{#if: 2017-08-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Anwendungen

Die häufigste und wohl bekannteste Anwendung ist der PC. Hier liegt die oben beschriebene Kombination aus Software-Uhr und Hardware-Uhr vor. Die ersten Heimcomputer in den 1980er Jahren hatten keine Echtzeituhr, sondern nur eine logische Uhr.

Weitere Anwendungen sind verschiedene elektronische Haushaltsgeräte wie beispielsweise Radiowecker, Mikrowellengerät, Steuereinheit einer Heizungsanlage.

Weitere Eigenschaften der PC-internen Uhr

Bei PCs erfolgt die Batteriepufferung meist mit Knopfzelle in Form einer auswechselbaren Lithiumzelle (3 V) vom Typ CR2032 in einem Sockel auf der Hauptplatine. Bei älteren Hauptplatinen wurden für diesen Zweck Akkus bestehend aus drei Nickel-Cadmium-Zellen (3,6 V) eingesetzt. Je nach Einsatzzweck erfolgt auch die Versorgung aus einem Doppelschicht- bzw. Superkondensator.

Auf den gängigen Uhrenchips ist zusätzlich ein sogenanntes NVRAM untergebracht, das ebenfalls ständig von der Stromquelle gespeist („gepuffert“) wird. In PCs wird dieser NVRAM zum Erhalt der Systemfirmware-Grundeinstellungen (bei älteren Geräten BIOS-Einstellungen genannt und die Uhr daher auch BIOS-Uhr) benutzt. Eine Zeitlang wurde auch ein Uhrenbaustein mit integrierter Batterie verbaut („Dallas-Chip“), was den Austausch erschwerte bzw. unmöglich machte<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Terry Stewart|Terry Stewart: }}{{#if:|{{#if:Fixing a Flat Dallas DS1287 Real Time Clock Chip|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Fixing a Flat Dallas DS1287 Real Time Clock Chip}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.classic-computers.org.nz/blog/2009-10-10-renovating-a-dallas-battery-chip.htm%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Fixing a Flat Dallas DS1287 Real Time Clock Chip}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.classic-computers.org.nz/blog/2009-10-10-renovating-a-dallas-battery-chip.htm}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Fixing a Flat Dallas DS1287 Real Time Clock Chip}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2009-10-11{{#if: 2017-08-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Ein Teil des Jahr-2000-Problems bei PCs rührte daher, dass der noch bei älteren Geräten eingesetzte Uhrenbaustein das Datum nicht selbständig auf das Jahrhundert umstellen konnte<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Das Jahr-2000-Problem nimmt Gestalt an|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Das Jahr-2000-Problem nimmt Gestalt an}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.heise.de/ct/artikel/Zeitbombe-286782.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Das Jahr-2000-Problem nimmt Gestalt an}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.heise.de/ct/artikel/Zeitbombe-286782.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Das Jahr-2000-Problem nimmt Gestalt an}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:c't MagazinHeise Verlag1999-01-01{{#if: 2017-08-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Weblinks

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Einzelnachweise

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