CN1929362A - 用于校准tod时钟的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在设置于多节点网络中的计算系统节点中校准每日定时(TOD)时钟的系统、方法和计算机程序产品。该网络包括计算设备的基础结构，每个计算设备具有步进到公共振荡器的提供用于执行操作的时基的物理时钟。该系统实施以下步骤：获得该网络中计算设备的定时值的采样，该值包括在该设备处维持的物理时钟值以及TOD－偏移值；根据该采样计算振荡器偏斜值；将精细导引速率值设置为等于该计算的振荡器偏斜值的相反数；以及利用该精细导引速率值调整该物理时钟值，并校正在该计算设备处的该振荡器晶体中出现的潜在振荡器偏斜误差。

Description

用于校准TOD时钟的装置和方法

技术领域

本发明一般地涉及计算机系统中的定时系统和处理，特别地涉及用于校准和设置每日定时(Time-of-Day，TOD)时钟定时源的系统和方法。

背景技术

在当今的并行系统综合体中，TOD时钟通过专用的外部时间参考(ETR)控制台来从外部进行同步。然而，在仅有服务器时间协议(STP)的配置中，ETR连接将不可用。而且，ETR连接也不提供针对振荡器故障的任何检测机制。

GPS接收器也能够用来同步系统时钟。然而，IBM z-Series^e-Server目前并不支持GPS连接。即使这些服务器架构支持GPS连接，仍会需要一种用以确保外部时间读取准确性的系统。GPS接收器不提供利用ETR连接可获得的微秒级的保证的准确度。此外，GPS机制没有提供用于检测振荡器故障的手段。

非常需要提供这样一种系统和方法，该系统和方法用于即使在读取当前时间值的路径中存在显著的时延和抖动时，仍使得TOD时钟能够以微秒数量级的准确度同步到比如世界协调时间(UTC)的外部标准时间源。出于示例性目的，这里所指的路径中的误差是在+/-100毫秒的数量级。其次，也非常需要提供这样一种系统和方法，该系统和方法使得TOD导引速率(steering rate)能够被精细调整以克服晶体振荡器频率的固有误差。还非常需要提供这样一种系统和方法，该系统和方法使得该系统能够自我诊断其中振荡器频率的误差超过针对容许振荡器误差的文献规范的振荡器故障。这一状况因振荡器晶体的正常老化而产生，而且当前在运行的服务器中无法通过任何已知机制来检测。

发明内容

本发明针对一种实施与振荡器晶体的公知性能有关的原理的装置和方法。也就是，尽管任何给定的振荡器晶体将具有例如-2ppm至+2ppm范围内的固有频率误差，但是只要振荡器保持在恒定温度，该误差随时间就几乎是恒定的。因此，根据本发明，能够确定这一频率误差，而且能够进行调整以补偿误差，以便于将服务器处的每日定时时钟与外部时间源保持紧密的同步。这一点在当前环境下实现如下：

具体来说，由硬件管理控制台(HMC)经由预定的拨-出(dial-out)业务定期地(例如以每周一次的间隔)进行外部时间读取。将这些时间戳呈现给系统微代码，该微代码将这些值连同它单独地获得的数个机器值(比如物理TOD值和TOD偏移)一起存储在内部数组中。更准确地说，HMC接收两个时间戳——一个来自外部时间源(例如UTC)，一个来自一级-时间服务器(也已知为现用(active)第1层服务器)，并且通过从外部时间源处的时间中减去一级-时间服务器处的时间来计算PRT偏移。HMC然后借助于“设置主参考时间”控制台命令将PRT偏移传送到一级-时间服务器处的STP设备用于存储在STP数据结构中。因此，根据本发明，使用这些时间戳来计算PRT偏移。

根据本发明，从控制台获得的PRT偏移是经过导引而得出(getsteered out)的值，而无论积累的PRT-偏移值可能指示的关于本地振荡器处的偏斜是什么。在三周之后，当已经积累足够的数据采样时，计算振荡器偏斜，而且该值的相反数构成对本地振荡器频率中固有误差进行偏移所需的“精细导引速率”。不依赖于“精细导引速率”，计算“粗略导引速率”以将PRT偏移减少到零。以每飞轮间隔(FWI)1ppm的速率使得粗略导引速率上斜，直至达到40ppm的最大导引速率，然后将它维持到消除从控制台接收的PRT偏移那么久。然后速率再下斜而且空闲直至下一“设置PRT”命令从控制台到来。在一些实例中，PRT偏移值会如此之小以至于完全的上斜将是没有必要的；上斜到半路然后往回下斜的过程将足以消除整个偏移。一旦已经正确地计算了振荡器偏斜，这一值的相反数就被写到“精细导引”寄存器。在启动PRT-偏移-校正-导引操作之前写“精细导引”寄存器。

因此，在内部数据结构(有架构的和无架构的数组)中积累的PRT-偏移历史并不用来调整从控制台接收的PRT偏移的值；而数组中的值用来计算用以补偿本地振荡器偏斜的“精细导引”速率——该补偿对于减少从控制台接收的PRT偏移具有间接影响。

根据本发明，振荡器误差长时间段的累积允许即使在存在有噪声的读取时仍可以观察到很小的振荡器误差检测。此外，线性拟合的斜率提供了对当前振荡器误差的很准确的测量。如果观察到计算的误差在规范(+/-2ppm)之内，则将精细导引速率设置为所计算的斜率的相反数。如果计算的误差在规范以外，则将精细-导引速率限制为2ppm的绝对值，而且调用报告进程以通知操作者需要进行修复动作。

例如当窗口大小固定在16个数组值时，在第十五(15)周之前，利用数组值的扩展范围每周都重复该算法。这就提供了对振荡器的连续监视和自我校正以达到改进的准确度级别，例如相对于主参考时间的毫秒数量级。

因此，根据本发明的一个方面，提供了一种用于在设置于多节点网络中的计算系统节点中校准每日定时(TOD)时钟的系统、方法和计算机程序产品。该网络包括计算设备的基础结构，每个计算设备具有步进到公共振荡器的物理时钟，其提供用于执行操作的时基。该系统实施以下步骤：获得网络中计算设备的定时值的采样，这些值包括在该设备中维持的物理时钟值以及TOD-偏移值；根据这些采样计算振荡器偏斜值；将精细导引速率值设置为等于所计算的振荡器偏斜值的相反数；以及利用精细导引速率值调整物理时钟值并校正在计算设备处的振荡器晶体中出现的潜在振荡器偏斜误差。

附图说明

根据与附图相结合的以下具体描述，本发明的目的、特征和优点对于本领域技术人员将变得明显，在附图中：

图1是描绘了本发明实施于其中的系统10的图；

图2A-2C图示了对根据本发明用于实施TOD校准/校正的方法100进行描绘的流程图；以及

图3是图示出当CST偏移项涉及到二级-时间(第2层、第3层等)服务器时CST偏移项的使用的图。

具体实施方式

现在针对引入到比如IBM z-Series^并行系统综合体的联网并行系统综合体中的STP(服务器时间协议)定时网络这一示例性情况，在这里描述用于将主参考时间准确地设置到UTC时间并且减去振荡器误差的机制的细节。还描述了振荡器故障的自我诊断和报告。

图1特别地图示了本发明实施于其中的STP(服务器时间协议)定时网络。在一个实施例中，系统10包括服务器设备15和客户机设备20，每个设备15、20在这里另被称为中央电子联合体或CEC，这通常意味着封装成单个实体的处理器联合体。例如，一个CEC15、20可以包括单机IBM系统z9或IBM eServer^zSeries^(例如zSeries 990(z990，z900)或zSeries 890(z890)系统等)。在图1中，第一CEC或服务器节点15(在这里被称作“现用一级-时间服务器”或“现用第1层”服务器)被示出以本领域技术人员已知的常规方式接收UTC信息，例如通过由UTC时间参考系统(卫星、服务器等)提供的时间戳。现用一级-时间服务器15连接到一个或多个CEC或客户机节点(也称作第2层服务器)，这些CEC或客户机节点又可以连接到一个或多个附加客户机CEC或节点25(即第3层服务器)。尽管图1中未指示，但是提供了包括计算机系统的硬件管理控制台(HMC)设备，该设备例如以每周一次的间隔定期地经由预定的拨-出业务来联络系统综合体中的现用第1层并获得时间戳。HMC特别地接收两个时间戳——一个来自外部时间源(例如UTC)，一个来自一级-时间服务器(也已知为现用(第1层)服务器)，通过从外部时间源处的时间中减去一级-时间服务器处的时间来计算PRT偏移。HMC然后借助于“设置主参考时间”控制台命令将PRT偏移传送到一级-时间服务器处的STP设备，用于存储在数组中。

用于实施本发明的一个示例性应用是定时系统综合体，其中时钟设备在系统10内保持极佳的同步。在对本发明的描述中，根据服务器时间协议来掌控这样的定时系统综合体。根据STP协议，数据分组在系统综合体中的节点之间发送以将每个节点的时钟保持同步。具体来说，根据STP架构，第一CEC或系统节点15是将它的时钟以接收的UTC时间戳为基础的一级时间源，并为系统综合体中的其余系统提供时间源。具体体现为现用一级-时间(第1层)服务器15的该系统以如这里描述的方式来获得PRT偏移。其它机制用来将其它系统同步到第一服务器设备15。具体化为第二(第2层)或第三(第3层)服务器设备的这些其它服务器设备具有到第一服务器的直接连接(第2层服务器)或者需要一个中间跳(第3层服务器)。尽管这些系统并不使用在这里描述用来对它们的时钟进行设置的机制，但是它们确实运行这些算法，这是出于两个目的：1)如果第一服务器设备故障，则可以调用它们(第2层或第3层服务器)以接替第一服务器设备。这些算法的运行允许执行该接替的服务器以对它的振荡器中固有的偏斜进行补偿的精细-导引速率立即开始——而不必从一开始以预定的时间间隔(例如三周的时段)积累数据；以及2)能够跟踪本地振荡器误差而且检测和报告误差。因此，尽管这些算法并不由其它服务器立即用来同步它们的TOD时钟，但是该算法能够在需要时用于该目的。从所有系统上的振荡器故障检测中实现进一步的益处。

如图1中所示，根据STP协议，在耦合链路16、26之上传送分组中提供的信息，其中每个CEC节点以称为消息命令块(MCB)和消息响应块(MRB)的形式将数据发送到STP网络中的其它一个或多个系统。在图1中描绘的定时系统综合体中，MCB和MRB作为分组每秒多次地(例如每64毫秒一次)在CEC节点15与每个客户机CEC节点20之间定期地交换，每个MRB包括这样的分组，该分组包括与每个节点处的时钟和定时同步有关的信息。

图2A-2C图示了对根据本发明用于在每个节点15、20、25实施TOD校准/校正的方法100进行描绘的流程图。如图2A中所示，实施对来自控制台的新的设置-PRT命令进行接收的第一步骤102。响应于新PRT偏移的接收，如在步骤105指示的，将以下数据从命令请求块复制到有架构(architected)的PRT数据数组(未示出)中的新条目中，包括：1)PRT源ID(标识符)；2)控制台分散；3)UTC分散；4)PRT偏移；和5)PRT时间戳(仅有信息)。现在，在无架构(unarchitecred)的数组(未示出)中创建对应条目，而且在步骤108利用通过执行PTFF QTO(“查询TOD偏移”)指令(执行定时设备查询函数)而获得的值对该对应条目进行初始化。具体来说，这一函数返回包括但不限于以下值的值：物理时钟值(例如64比特)，该值是物理时钟在最新的TOD-偏移-更新事件时的物理时钟值；以及TOD-偏移值(例如64比特)，该值指示了TOD-偏移的值。对PTFF-QTO指令的描述如下：

PTFF-QTO(查询TOD偏移)

用于该功能的参数块返回以下值，包括：64比特物理时钟值(pb.Tu)，该值是最新TOD偏移更新事件的物理时钟值。返回的64比特TOD-偏移的值(pb.d)指示TOD-偏移的值(d)。返回的64比特逻辑TOD偏移值(pb.dl)指示了当前值，将该值相加到Tr(物理时钟)以获得Tc(用于当前CPU执行层的逻辑TOD时钟)；以及返回的64比特TOD时点差值(pb.ed)是用于当前CPU执行层的TOD时点差。PTFF-QTO的伪代码描述提供如下：

LoopQT1

Gall ccep

dl←dc

ed←z(64)

If sie＞0 Then

dl←(dl+sd1.ed)[0:63]

ed←sdl.ed

EndIf

If sie＞1 Then

dl←(dl+sd2.ed)[0:63]

ed←sd2.ed

EndIf

pb.Tu←t1

pb.d←dc

pb.dl←dl

pb.ed←ed

t2←Tr[0:41]‖z(22)

If t2＞t1 Goto LoopQT1

在步骤108，在与有架构的PRT数据数组以条目对条目的方式相关联的无架构的数组中记录物理TOD-时钟值和TOD-偏移-聚集值。在无架构的数组中记录的TOD-偏移-聚集值是由PTFF QTO指令提供的TOD偏移值、来自设置-PRT命令请求块(由控制台提供)的PRT偏移值和在服务器处维持(而在一级-时间服务器的情况下将为零)的协调服务器时间(CST)偏移之和。

继续到步骤112，确定在设置-PRT命令请求块中发现的PRT源ID是否指示了PRT偏移是人工生成(“CMAN”)。如果在设置-PRT命令请求块中发现的PRT源ID是“CMAN”，则该过程终止，因为人工生成的PRT信息并不用作为对最小平方过程的输入。因此，除非有拨-出采样，否则没有新的信息可用来工作，该过程停止并且将控制返回到实施该设置-PRT命令的STP代码。

当经由拨-出而获得最新的采样时，则如在步骤115指示的，确定是否已积累足够的采样以尝试进行振荡器偏斜计算。也就是，是否已至少积累了用于执行最小平方线算法所需的最少数目的采样。另外，必须确定这些采样是否跨越了针对算法的初始执行而指定的最小时间段。假定在示例性实施例中，三周是对物理-TOD/TOD-偏移-合计数据点的有效集进行积累而花费的最小时间长度，而且必须在能够第一次使用“最小平方线”之前出现四个这样的数据点。在第一次使用之后，每当在CTN处发出新的“设置PRT”命令时就计算振荡器偏斜——只要自从记录前一采样起已经过去“每个采样的最小时间段”(在示例性情况下是一周)且并未人工生成该新PRT信息。将新的物理-TOD/TOD-偏移-合计采样持续地添加到向“最小平方线”算法提交的数据点集合，直至达到至少16个数据点和至少15周的标记。

从此之后，需要多少最新采样就使用多少，以提供在至少15周的时段所积累的至少16个数据点。从控制台获得的每个PRT偏移值伴随有控制台分散值和UTC分散值。与PRT偏移值相似，这两个分散值是在设置PRT命令请求块中发现的。组合的值预计处于100ms到200ms的范围中。除非给予充分的时间以使其本身可辨别，否则任何PRT偏移都可能比这小得多。即使对于2ppm的偏斜，仍会花费整周来累积仅为1.2秒的偏移。因此，在步骤115，如果已经积累为了执行最小平方线算法所需的至少最少数目的拨-出采样(至少4个)并且是在例如至少三周的时段积累它们的，则该过程继续到步骤118；否则，该过程在这一点终止并将控制返回到实施该设置-PRT命令的STP代码。

应当理解，用于人工采样的数据也存储于上面描述的两个(一个有架构，一个无架构)数组中；但是在振荡器-偏斜的计算中不使用这些数据，只使用拨-出采样。因此，在图2A中，在步骤118，描绘了扫描在两个数组中积累的数据并且使用16个最新获得的拨-出采样(或者在所积累的少于16个拨-出的采样的情况下，存在多少就使用多少)的步骤。在对拨-出采样集进行扫描时，对具有最大组合控制台和UTC分散值的采样进行定位而且记录该采样(这是将用来计算振荡器偏斜方差的值)。具体来说，对于每个采样，控制台分散值和UTC分散值中产生最大和的无论哪个采样就是所使用的值。用于计算振荡器偏斜的公式没有单独地将每个采样的分散纳入考虑之中；然而结果表明这一点并不重要，因为采样之间允许7天的间隔。仅使用具有最大组合分散的采样的效果是振荡器偏斜标准偏差的计算趋向于在正的一侧上偏离；而且这一点又具有在不良振荡器检测的环境下令人对振荡器的优点产生疑虑的后果。

继续到步骤120，使用最小平方拟合算法来计算振荡器偏斜，该算法具有根据如下等式1的公式：

                    

而且通过扫描当前采样集并如下计算每个X和Y值来计算X和Y的值：

Xi＝来自“这一”拨-出条目(i)的物理-TOD减去来自该采样集中最旧的拨-出条目的物理-TOD(即Xi＝来自采样i的物理-TOD-来自采样1的物理-TOD)；以及Y＝来自“这一”拨-出条目(i)的TOD-偏移聚集减去来自该采样集中最旧的拨-出条目的TOD-偏移聚集(即Yi＝来自采样i的“TOD-偏移聚集”-来自采样1的“TOD-偏移聚集”)。已经提到过，“TOD-偏移聚集”是物理TOD偏移、CST偏移和PRT偏移的组合值，正如与PRT数据数组相关联的无架构数组中记录的。请注意如图2B中所示，为了计算方差(步骤125)和“振荡器偏斜分散”(步骤130)，在这时执行附加的步骤。这些步骤将在这里更具体地进行描述。

理解到PRT数据数组条目中的PRT时间戳只是提供信息；代之以使用物理-TOD值。另外，取代了自己使用PRT偏移，已经将它与PTFF QTO指令所提供的TOD偏移相加。因此，根据本发明，即使在已经计算了准确地补偿振荡器偏斜的精细-导引速率值之后，当每个新的采样到达时仍将进行检测并且精确地计算振荡器偏斜。即使在服务器处的时钟已经极佳地校准到UTC之后，由PTFF QTO指令返回的TOD偏移值仍将继续以相同的速率增长。如果包括人工采样，则为了避免潜在的问题，在等式1的偏斜计算中仅使用拨-出采样。

应当了解，振荡器偏斜是以“每百万分之若干份”来计算和表达的——例如2/10⁶数量级的值，这是很小的分数值。然而，在示例性实施中需要向PTFF SFS(“设置精细-导引速率”)指令(执行定时设备控制函数)输入的整数值作为带符号的32比特整数值。因而，计算的振荡器偏斜值乘以缩放因子2⁴⁴。因此，作为例子计算的2ppm偏斜以0218DEF6x而结束(即将该值乘以10⁶、然后将它除以2⁴⁴将获得非常接近于2的值)。对PTFF-SFS指令的描述如下：

PTFF-SFS(设置精细导引速率)

用于该功能的参数块提供了变为用于下一片断的精细-导引速率的32比特值(pb.f)。如果下一片断已经被安排而且尚未变成活动的，则由pb.f取代new.f而且不采取其他动作。如果下一片断尚未被安排，则将新片断寄存器保存于旧片断寄存器中而且安排新的片断。新片断开始时间(new.s)被设置为物理时钟将在下一TOD偏移更新事件时具有的值，而新片断基本偏移(new.b)被设置为TOD偏移将在相同瞬间时具有的值，该值是使用当前导引参数来计算的。新片断精细-导引速率(new.f)被设置为pb.f，而新片断粗略导引速率与当前值相同。当新的片断生效时，配置中的CPU对逻辑TOD时钟的访问被互锁，以保证逻辑TOD时钟好像是正在唯一和单调地增加，正如所有程序所观测的那样。PTFF-SFS的伪代码描述提供如下：

LoopSF

Lock SDB

Call cnep

SDB.new.f←pb.f

Unlock SDB

继续到图2B的步骤135，描绘了将精细-导引速率设置为等于计算的振荡器偏斜的相反数的步骤。也就是，计算的振荡器偏斜须改变它的符号以便用作为对计算的振荡器偏斜进行补偿的精细-导引速率。如果振荡器偏斜为正，则精细-导引速率具有与振荡器偏斜相同的量值但是为负；类似地，如果振荡器偏斜为负，则精细-导引速率必须为正。然而，不允许精细-导引速率具有大于2ppm的绝对值。因此，在步骤140确定振荡器偏斜的绝对值是否大于2ppm。如果振荡器偏斜的绝对值不大于2ppm，则该过程继续到步骤150。否则在步骤140，如果确定振荡器偏斜的绝对值实际上大于2ppm，则新的精细-导引速率的绝对 对值设置为等于在振荡器偏斜校正导引的环境中允许的最大值——例如将新的精细-导引速率的绝对值限制为2ppm。最后，如在步骤150指示的，新的导引速率在系统单元(SE)处存储为在有架构的CTN参数块中的操作数。正如先前已经在步骤130计算的，“计算的振荡器偏斜分散”也存储在有架构的CTN参数块中。

继续到步骤155，确定当前服务器是否为用于CTN的现用一级-时间(第1层)服务器。如果当前服务器不是现用一级-时间(第1层)服务器，则该过程继续到图2C的步骤165。否则如果当前服务器是现用一级-时间(第1层)服务器，则该过程继续到步骤160，其中作出将精细-导引速率改变为新的计算值的指示。用于将精细-导引速率改变为新的计算值的过程是经过一段时间以分步的方式来执行的，这一点在共有共同未决的美国专利申请第 11/223886号(POU920050084US1；代理案号D#19092)中有更为详细的描述。往回参照图2B的步骤125，描绘根据如下等式2来计算振荡器偏斜方差的步骤：

          

其中所述“maxdispersionvaluefromsampleset”是先前记录的值，该值包括采样中最大的控制台和UTC分散值之和。在步骤125，计算方差的原因是为了获得标准偏差，即方差的平方根，使得该系统可以计算称作“振荡器偏斜分散”的有架构的值，如图2B的步骤130所示。计算的振荡器偏斜分散在示例性实施中是根据如下等式3来决定的：

a.振荡器偏斜分散＝3×标准偏差×2⁴⁴

对于不大于零的方差，“偏斜分散”设置为零。“偏斜分散”是设置-PRT命令的响应操作数。然而，该设备出于它自身的原因而使用振荡器-偏斜-分散值：具体来说，它使用该值以查看振荡器偏斜是否已经突破2ppm包络。优选地，假定振荡器决不偏离超过2ppm，除非例如它已经使用许多年后。即使满足了条件ABS(振荡器偏斜)＞2ppm，仍不会立即出现报警。取而代之，该设备必须将计算的“振荡器偏斜分散”值纳入考虑之中。因此继续到图2C的步骤165，描绘了确定计算的振荡器偏斜的绝对值减去计算的“振荡器偏斜分散”是否大于为了在振荡器-偏斜-补偿的环境中进行导引而允许的最大导引速率(例如2ppm)的步骤，即是否：

|(振荡器偏斜)|-“振荡器偏斜分散”＞2ppm。

如果振荡器偏斜的绝对值减去“振荡器偏斜分散”不大于允许的最大导引速率(例如不大于约+/-2ppm)，则该过程继续到步骤170，其中错误计数被设置为等于零(0)并且该过程返回。否则，如果在步骤165确定振荡器偏斜的绝对值减去“计算的振荡器偏斜分散”大于允许的最大导引速率(例如大于2ppm)，则该过程继续到步骤175，其中错误计数增加一(1)。在示例性实施中，“error count”变量从等于0开始；在初始微代码加载(IML)时间或者当振荡器切换出现时或者在发现所计算的振荡器偏斜在-2PPM到2PPM包络之内的任何时候，将该变量重置为零。

因此，观察到该设备允许振荡器偏斜超过可允许的最大值三个标准偏差。在一种实施中，即使在这一实例下，该设备并不立即发信号报告有问题。而是代之以继续到步骤180，确定error count是否大于或等于在生成“不良振荡器”报告之前所能容许的连续错误的最大数目(例如在示例性实施中是六(6))。如果error count既不大于或也不等于连续错误的最大允许数目，则该过程返回。否则，如果error count大于或等于连续错误的最大允许数目，则该过程继续到步骤185，其中确定error reported标志是否等于零，该标志等于零则指示尚未生成“不良振荡器”报告。如果error reported标志不等于零(0)，则该过程返回。否则，如果error reported标志等于零(0)，则在步骤190，生成通知消息(类型-1 IQYYLOG)。具体来说，error reported标志被设置为等于1(“error reported”变量初始化为零(0)；并在IML时间或者当振荡器出现切换时将该变量重置为零)。这一类型-1IQYYLOG将提供这一服务器处的振荡器有缺陷而且需要更换的指示。因此在示例性实施中，如果该设备记录例如成串的六(6)个振荡器错误实例，则它最终生成要求更换振荡器的类型-1IQYYLOG。

出于每周仅一次发出设置-PRT命令的理由，在首次检测到振荡器错误时与生成IQYYLOG的时间之间将过去至少五周。优选地，实施更换系统振荡器的保守方式。例如，即使振荡器严重地漂移出2ppm包络，PRT-偏移-校正导引仍将一级-时间服务器处的TOD时钟保持于控制之下。2ppm的偏斜总计为每周仅1.2秒，而且它花费了PRT-偏移-校正-导引状态机仅八小时多一点的时间以从1.2秒的偏移导引出来。类型-1 IQYYLOG是明确要求修复动作的IQYYLOG种类。当已经识别出不良振荡器时，并非只有现用一级-时间(第1层)服务器将生成IQYYLOG；这也将在所有二级-时间服务器处发生。也就是，每个服务器无论它在CTN中的作用如何都会监视它的振荡器以确信它没有漂移出2ppm包络。在只有STP的CTN中只有现用一级-时间(第1层)服务器获得设置-PRT命令；却是在整个CTN中广播主参考时间校正导引信息块(PCSIB)，即在存储了来自设置-PRT命令的数据的STP架构中定义的控制块——这使得振荡器偏斜计算在二级-时间服务器处也是可能的。

如果刚刚计算导引速率的服务器是现用一级-时间(第1层)服务器，则它将利用新的导引速率。然而，该服务器不是仅仅将新的值置于它的精细-导引寄存器中。该过程想要查看每个自由飞轮间隔(FWI)仅为1ppm的导引变化，该间隔即为与二级-时间服务器在不从它的时钟源获得XTP MRB的情况下能够与CST保持同步的最大时间长度相对应的持续时间。在示例性实施中，这一间隔在z9机器上约为8.333秒，而在z990机器上约为12.5秒。如果现用第1层服务器是z9并且突然有振荡器切换，则有可能看到振荡器偏斜从2ppm到-2ppm的突然倾倒。也就是，旧振荡器偏斜到最大正值而新振荡器偏斜到最大负值。该设备将不希望突然将精细-导引寄存器中的值从-2ppm改变到2ppm。以每FWI 1ppm的速率将精细-导引速率从-2ppm推进到2ppm这一工作将由完成从PRT偏移导引出这一工作的相同状态机来处理。在精细-导引寄存器中获得恰当的值实际上是PRT-偏移-校正导引状态机完成的首要任务；正是只有在该任务已经完成之后，状态机才将它的注意力转向消除PRT偏移自身的通常复杂得多和耗时得多的工作。

应当理解，用于设置-PRT命令的命令响应块是在PRT-偏移-校正-导引状态机被设置于运转中之前返回的。设置-PRT命令的执行包含上面示出的计算以及一些状态变量的设置，这些变量将造成状态机代码在每一“消息间隔”(也就是每64毫秒)得以调用，直至PRT-偏移-校正-导引操作完成——这是可能花费数小时甚至数天的过程。

关于二级-时间服务器，如上面提到的，CST偏移项已经包含于TOD偏移的计算中。图3是当CST偏移项涉及到二级-时间(第2层)服务器时，对CST偏移项的使用进行图示的图200：

物理时钟205是服务器处的硬件时钟，该时钟是由硬件振荡器步进的，或者是在9037系统综合体定时器端口使能时，由来自9037系统综合体定时器的同步信号步进的。在一个例子中，物理-TOD时钟是TOD-时钟格式的104比特寄存器。

服务器处的系统-TOD时钟是通过将TOD-时钟偏移210与物理-TOD时钟的某些比特(例如比特0-63)相加来形成的；剩余的比特与物理TOD时钟所提供的一样。对于这一计算，将来自比特位置0的进位输出忽略。

正如所提到的，TOD-时钟偏移是与物理-TOD时钟相加形成用于服务器的系统-TOD时钟的64比特带符号的二进制值。TOD-时钟偏移代表了为试图保持系统-TOD时钟与CST 215同步而对物理-TOD时钟进行的校正。对TOD-时钟偏移进行导引以将系统-TOD同步到CST。在正常操作之下，TOD偏移是在渐进的基础上修改的，使得对于LPAR和客户来说将系统TOD-时钟透明地导引到CST。在某些时候，TOD偏移也可以步进到用于同步目的的值或者将时钟设置成特定值。当服务器处于(外部时间参考)ETR-定时模式中时，TOD-时钟偏移等于零，而且该值不由STP设备修改(导引速率设置为零)。当服务器处于本地定时模式中时，TOD-时钟偏移可以是任何值但是不由STP设备修改。

CST偏移220是64比特带符号的二进制值，该值等于相对于在选择为时钟源的附加服务器处的TOD时钟的时钟偏移。CST偏移被加到系统-TOD时钟，以形成协调服务器时间(CST)215。对于加法运算，忽略比特0的进位输出。对于一级-时间(第1层)服务器和第0级别的服务器，该域被设置为零。CST偏移的比特63具有与TOD时钟比特63相同的分辨率(resolution)。CST偏移的初始状态为零。

PRT偏移225是64比特带符号的二进制值，其中比特63具有与TOD时钟的比特63相同的分辨率。一级(第1层)服务器处的TOD时钟与PRT偏移之和为协调定时网络(CTN)提供了PRT。对于加法运算，忽略比特0的进位输出。

根据本发明，二级-时间(第2层)服务器可以起到非现用一级-时间(第1层)服务器的作用。因此，如果出现了非现用一级-时间(第1层)服务器突然变成现用一级-时间(第1层)服务器的接替，则新的现用一级-时间(第1层)服务器将已经使它的精细-导引速率准备就绪。无需那样等待三周以积累为了执行计算所需要的PRT-偏移数据，就好像它从一开始就会有的情况那样。非现用一级-时间(第1层)服务器将不使用所计算的精细-导引速率，直到它实际上变成新的现有一级-时间(第1层)服务器这一瞬间为止。另外，所有二级-时间(第2层、第3层等)服务器执行振荡器偏斜计算——而不仅是指定为非现用第1层服务器的服务器。

在二级-时间服务器在精细导引方面表现得就像一级-时间服务器的实施例中，该系统使得每个二级-时间服务器能够以它的振荡器偏斜计算结果的相反数来写它的精细-导引寄存器，而不是仅将它存储于系统单元(SE)中以防它有一天变成新的现用一级-时间(第1层)服务器。

已经参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的附图描述了本发明。将理解到每个附图都能够通过计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或者其它可编程数据处理装置的处理器以产生一台机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器来执行的指令创建出用于实施这里指明的功能的装置。

这些计算机程序指令也可以存储于计算机可读存储器中，它们能够指引计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式运作，使得计算机可读存储器中存储的指令产生一种包括实施这里指明的功能的指令装置的制造产品。

计算机程序指令也可以加载到计算机可读或其它可编程数据处理装置中以使一系列操作步骤得以在计算机或其它可编程装置上执行，从而产生一种计算机实施的过程，使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实施这里指明的功能的步骤。

尽管明显的是这里公开的本发明进行了充分的考虑，以便实现上述目的，但是将理解到许多改型和实施例可以由本领域技术人员构思出，这里旨在由所附权利要求涵盖落入本发明的实际构思和范围之内的所有这样的改型和实施例。

Claims (22)

1.一种用于在设置于多节点网络中的计算系统节点中校准每日定时(TOD)时钟的方法，所述网络包括计算设备的基础结构，每个计算设备具有步进到公共振荡器的物理时钟，其提供用于执行操作的时基，所述方法包括：

a)获得所述网络中计算设备的定时值的采样，所述值包括在该设备处维持的物理时钟值以及TOD-偏移-聚集值；

b)根据所述采样计算振荡器偏斜值；

c)将精细导引速率值设置为等于所述计算的振荡器偏斜值的相反数；以及

d)利用所述精细导引速率值调整所述物理时钟值，并校正在所述计算设备处的所述振荡器晶体中出现的潜在振荡器偏斜误差。

2.如权利要求1中所述的方法，其中所述TOD-偏移-聚集值包括：TOD-偏移值分量，该分量与物理时钟值相加以获得该节点处的基本机器TOD时钟、主参考时间(PRT)偏移值分量、以及在该节点的计算设备处维持的协调服务器时间(CST)偏移值分量。

3.如权利要求2中所述的方法，其中所述多节点网络包括所连接的设备的分级，第一设备包括一级计算设备，该一级计算设备提供用于同步经由所述耦合链路连接于一级计算设备的多个二级计算设备的时基。

4.如权利要求3中所述的方法，其中所述多节点网络包括经由耦合链路连接到一个或多个二级计算设备的多个三级计算设备，所述一个或多个二级计算设备提供用于同步所述网络中的所述多个三级计算设备的时基。

5.如权利要求3中所述的方法，其中所述节点是一级计算设备，在所述一级计算设备处维持的所述CST偏移等于零。

6.如权利要求1中所述的方法，其中所述振荡器偏斜计算包括应用最小平方拟合算法。

7.如权利要求6中所述的方法，其中所述应用的最小平方拟合算法根据下式计算所述振荡器偏斜：

$\frac{((\mathrm{sample}\_\mathrm{count})*\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{Y}_i-\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\right)*\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_i\right))}{((\mathrm{sample}\_\mathrm{count})*\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\right)}^2)}$

其中通过扫描所述采样来计算Xi和Yi值，其中Xi＝来自第i个采样的物理时钟减去来自采样1的物理时钟；以及Yi＝来自第i个采样的“TOD-偏移聚集”值减去来自采样1的“TOD-偏移聚集”值。

8.如权利要求7中所述的方法，还包括：计算所述计算的振荡器偏斜的方差值，所述方差等于：

$\frac{\mathrm{sample}\_\mathrm{count}*{\left(\max \mathrm{dispersionvaluefronmsampleset}\right)}^2}{((\mathrm{sample}\_\mathrm{count})*\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\right)}^2)}$

其中所述“maxdispersionvaluefromsampleset”是如下值，该值包括数据数组中采样的最大分散值的组合。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：根据所述计算的方差来计算振荡器偏斜分散值的方差值，所述振荡器偏斜分散值根据下式来计算：

振荡器偏斜分散＝3×标准偏差×缩放因子

其中所述标准偏差是所述方差的平方根；而所述缩放因子是用于缩放的因子。

10.如权利要求9中所述的方法，还包括：

确定所述振荡器偏斜值是否在预定范围之内；以及

当所述振荡器偏斜值落在这一范围以外时，提供错误指示。

11.如权利要求9中所述的方法，其中所述振荡器偏斜值是否在预定范围之内的所述确定还包括计算：

|(振荡器偏斜)|-“振荡器偏斜分散”＞2ppm。

12.一种用于在设置于多节点网络中的计算系统节点中校准每日定时(TOD)时钟的装置，所述网络包括计算设备的基础结构，每个计算设备具有步进到公共振荡器的物理时钟，其提供用于执行操作的时基，所述装置包括：

用于获得所述网络中计算设备的定时值的采样的装置，所述值包括在该设备处维持的物理时钟值以及TOD-偏移-聚集值；

用于根据所述采样计算振荡器偏斜值的装置；以及

用于将精细导引速率值设置为等于所述计算的振荡器偏斜值的相反数的装置，所述装置利用所述精细导引速率值调整所述物理时钟值并且校正在所述计算设备处的振荡器晶体中出现的潜在振荡器偏斜误差。

13.如权利要求12中所述的装置，其中所述TOD-偏移-聚集值包括：TOD-偏移值分量，该分量与物理时钟值相加以获得该节点处的基本机器TOD时钟；主参考时间(PRT)偏移值分量；以及在该节点的计算设备处维持的协调服务器时间(CST)偏移值分量。

14.如权利要求13中所述的装置，其中所述多节点网络包括所连接的设备的分级，第一设备包括一级计算设备，该一级计算设备提供用于同步经由所述耦合链路连接于一级计算设备的多个二级计算设备的时基。

15.如权利要求14中所述的装置，其中所述多节点网络包括经由耦合链路连接到一个或多个二级计算设备的多个三级计算设备，所述一个或多个二级设备提供用于同步所述网络中的所述多个三级计算设备的时基。

16.如权利要求14中所述的装置，其中所述节点是一级计算设备，在所述一级计算设备处维持的所述CST偏移等于零。

17.如权利要求12中所述的装置，其中所述用于计算振荡器偏斜值的装置应用最小平方拟合算法。

18.如权利要求17中所述的装置，其中所述应用的最小平方拟合算法根据下式计算所述振荡器偏斜：

$\frac{((\mathrm{sample}\_\mathrm{count})*\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{Y}_i-\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\right)*\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_i\right))}{((\mathrm{sample}\_\mathrm{count})*\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\right)}^2)}$

其中通过扫描所述采样来计算Xi和Yi值，其中Xi＝来自第i个采样的物理时钟减去来自采样1)的物理时钟；以及Yi＝来自第i个采样的“TOD-偏移聚集”值减去来自采样1的“TOD-偏移聚集”值。

19.如权利要求18中所述的装置，还包括：用于计算所述计算的振荡器偏斜的方差值的装置，所述方差等于：

$\frac{\mathrm{sample}\_\mathrm{count}*{\left(\max \mathrm{dispersionvaluefronmsampleset}\right)}^2}{((\mathrm{sample}\_\mathrm{count})*\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\right)}^2)}$

其中所述“maxdispersionvaluefromsampleset”是如下值，该值包括数据数组中采样的最大分散值的组合。

20.如权利要求19所述的装置，还包括：用于根据所述计算的方差来计算振荡器偏斜分散值的方差值的装置，所述振荡器偏斜分散值根据下式来计算：

振荡器偏斜分散＝3×标准偏差×缩放因子

其中所述标准偏差是所述方差的平方根；而所述缩放因子是用于缩放的因子。

21.如权利要求20所述的装置，还包括：

用于确定所述振荡器偏斜值是否在预定范围之内的装置，当所述振荡器偏斜值落在这一范围以外时，所述装置提供错误指示。

22.如权利要求21所述的装置，其中所述用于确定所述振荡器偏斜值是否在预定范围之内的装置还包括用于计算下式的装置：

|(振荡器偏斜)|-“振荡器偏斜分散”＞2ppm。

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