Ver el código de «Reloj en tiempo real»

[[Archivo:ROCKY-518HV - Dallas Semiconductor DS12B887-2377.jpg|miniaturadeimagen|Reloj en tiempo real [[Dallas Semiconductor]] DS12B887 en un [[compatible IBM PC]] antiguo. Esta versión también contiene [[SRAM]] alimentada por batería.]]
[[Archivo:AT Motherboard RTC and BIOS.jpg|thumb|right|ODIN OEC12C887A equivalente de un Dallas DS12B887.]]
[[Archivo:Realtimeclock Motherboard Baby AT crop.jpg|thumb|right|Reloj en tiempo real [[Dallas Semiconductor]] DS1387 en un [[compatible IBM PC]] antiguo. Esta versión también contiene [[SRAM]] alimentada por batería.]]
[[Archivo:Inside the Real-time clock IC vnutri u nei neonka.jpg|thumb|Batería de litio dentro del encapsulado del reloj en tiempo real]]
[[Archivo:DS1307 1438A4 +102BN.jpeg|thumb|right|Reloj en tiempo real [[Dallas Semiconductor]] DS1307 en encapsulado DIP-8]]
[[Archivo:Dallas-Semiconductor-DS1287-Real-Time-IC.jpg|thumb|300px|right|Reloj en tiempo real [[Dallas Semiconductor]] DS1287 fabricado en 1988]]
[[Archivo:Types of RTC modules.jpg|thumb|300px|Tipos de módulos RTC para aficionados disponibles comercialmente en China]]

Un Reloj en tiempo real (en [[idioma inglés|inglés]], ''real-time clock'', '''RTC''') es un [[reloj]] de un [[ordenador]], incluido en un [[circuito integrado]], que mantiene la [[hora]] actual. Aunque el término normalmente se refiere a dispositivos en [[ordenador personal|ordenadores personales]], [[servidor]]es y [[sistema embebido|sistemas embebidos]], los RTC están presentes en la mayoría de los aparatos electrónicos que necesitan guardar el tiempo exacto.

== Terminología ==
El término se usa para evitar la confusión con los [[señal de reloj|relojes hardware]] ordinarios que sólo son [[señal]]es que dirigen [[circuito digital|circuitos digitales]], y no cuentan el tiempo en unidades humanas. Los RTC no deben ser confundidos con la [[computación en tiempo real]] (en inglés, real-time computing), que comparte su [[sigla|acrónimo]] de tres letras, pero que no se refiere directamente a la hora del día.

== Propósito ==
Aunque controlar el tiempo puede hacerse sin un RTC,<ref>{{cita web
 |nombre       = Jaakko
 |apellido     = Ala-Paavola
 |coautores    = 
 |título      = Software interrupt based real time clock source code project for PIC microcontroller
 |fecha        = 16 de enero de 2000
 |fechaacceso  = 23 de agosto de 2007
 |url          = http://users.tkk.fi/~jalapaav/Electronics/Pic/Clock/index.html
 |urlarchivo   = https://web.archive.org/web/20070717134822/http://users.tkk.fi/~jalapaav/Electronics/Pic/Clock/index.html
 |fechaarchivo = 17 de julio de 2007
}}</ref> usar uno tiene beneficios:

* Bajo consumo de energía (importante cuando está funcionando con una pila)
* Libera de trabajo al sistema principal para que pueda dedicarse a tareas más críticas.
* Algunas veces más preciso que otros métodos

Un receptor [[Global Positioning System|GPS]] puede acortar su tiempo de inicio comparando la hora actual, de acuerdo con su RTC, con la hora en la que tuvo una señal válida por última vez.<ref name="R1b3k">
{{cita web |url=https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/025139020/publication/US5893044A?q=pn%3DUS5893044 |título=US 5893044 |fechaacceso=27 de junio de 2021 |apellido= |nombre= |fecha= |obra= |editorial= |idioma= |cita=Real time clock apparatus for fast acquisition or GPS signals}}</ref> Si han pasado menos de unas pocas horas, las [[efemérides]] anteriores aún se pueden utilizar.

== Fuente de alimentación ==
Los RTC a menudo tienen una fuente de alimentación alternativa, por lo que pueden seguir midiendo el tiempo mientras la fuente de alimentación principal está apagada o no está disponible. Esta fuente de alimentación alternativa es normalmente una [[batería de litio]] en los sistemas antiguos, pero algunos sistemas nuevos usan un [[condensador de alta capacidad|supercapacitor]],
<ref name="sasjZ">{{Obra citada |título = New PCF2123 Real Time Clock Sets New Record in Power Efficiency |editorial = futurlec |url = http://www.futurlec.com/News/Philips/PCF2123.shtml}}</ref><ref name="QmZme">{{Obra citada |título = Application Note 3816 |editorial= Maxim/Dallas Semiconductor |año=2006 |url=http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/3816}}</ref> porque son recargables y pueden ser [[soldar|soldados]]. La fuente de alimentación alternativa también puede suministrar energía a una [[RAM-CMOS]] dentro del mismo RTC, que generalmente almacena la configuración de la [[BIOS]] de la [[placa base]]. <ref name="CMOS Battery">{{cita web |apellido= Torres |nombre= Gabriel |título= Introduction and Lithium Battery |url = http://www.hardwaresecrets.com/article/81 |obra= Replacing the Motherboard Battery |editorial= hardwaresecrets.com |fechaacceso=27 de junio de 2021 |fecha= 24 de noviembre de 2004 |urlarchivo= https://web.archive.org/web/20131224085334/http://www.hardwaresecrets.com/article/81 |fechaarchivo= 24 de diciembre de 2013}}</ref>

== Medición del tiempo ==
La mayoría de los RTC usan un [[oscilador de cristal]],<ref name="ST_AN10337">{{Obra citada |título= Application Note 10337 |editorial= ST Microelectronics |año= 2004 |páginas= 2 |url= http://www.st.com/stonline/products/literature/an/10337.htm |urlarchivo= https://web.archive.org/web/20090311024447/http://www.st.com/stonline/products/literature/an/10337.htm |fechaarchivo= 11 de marzo de 2009 |fechaacceso= 8 de octubre de 2009}}</ref><ref name="xm0Sw">{{Obra citada |título= Application Note U-502 |editorial= Texas Instruments |año= 2004 |páginas= 13 |url= http://focus.ti.com/analog/docs/techdocsabstract.tsp?familyId=475&abstractName=slua051}}</ref> pero algunos usan la [[frecuencia útil|frecuencia de la fuente de alimentación]].<ref name="nzx32">{{Obra citada |título= Application Note 1994 |editorial= Maxim/Dallas Semiconductor |año= 2003 |url= http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/1994}}</ref> En muchos casos la frecuencia del oscilador es 32.768 kHz.<ref name="ST_AN10337"/> Ésta es la misma frecuencia usada en los [[reloj de cuarzo|relojes de cuarzo]], y por las mismas razones, que la frecuencia es exactamente 2<sup>15</sup> ciclos por segundo, que es un ratio muy práctico para usar con circuitos de contadores binarios simples. La baja frecuencia ahorra energía, mientras permanece por encima del rango de [[Espectro audible|audición humana]]. El [[diapasón]] de cuarzo de estos cristales no cambia mucho de tamaño debido a la temperatura, por lo que la temperatura no cambia mucho su frecuencia

Algunos RTC utilizan un resonador [[Sistemas microelectromecánicos|micromecánico]] en el chip de silicio del RTC. Esto reduce el tamaño y el costo de un RTC al reducir el número de piezas. Los resonadores micromecánicos son mucho más sensibles a la temperatura que los resonadores de cuarzo. Entonces, estos compensan los cambios de temperatura usando un termómetro electrónico y lógica electrónica.<ref name="l7w4T">{{cita web |título= Maxim DS3231m |url= https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS3231M.pdf |editorial= Maxim Inc. |fechaacceso = 13 de octubre de 2021}}</ref>

Las especificaciones típicas de precisión de cristal RTC son de ±100 a ±20 partes por millón (8,6 a 1,7 segundos por día), pero los circuitos integrados de RTC con compensación de temperatura están disponibles con una precisión de menos de 5 partes por millón.<ref name="a3SFx">{{cita web |título= Highly Accurate Real-Time Clocks |url= https://www.maximintegrated.com/en/products/digital/real-time-clocks/highly-accurate-real-time-clocks.html |editorial=Maxim Semiconductors |fechaacceso = 13 de octubre de 2021}}</ref><ref name="wm4pV">{{cita web |título= RTC comparison |url=https://blog.dan.drown.org/rtc-comparison/ |fecha=3 de febrero de 2017 |nombre= Dan |apellido= Drown}}</ref>

En términos prácticos, esto es lo suficientemente bueno para realizar la [[Historia de la navegación astronómica|navegación celeste]], la tarea clásica de un [[Cronómetro marino]]. En 2011, los relojes atómicos a escala de chip estuvieron disponibles. Aunque son mucho más caras y consumen mucha energía (120 mW frente a <1 μW), mantienen el tiempo dentro de las 50 partes por billón (5 × 10 elevado a −11 ). <ref name="yYcMJ">{{cita web |título= Chip Scale Atomic Clock |url= https://www.microsemi.com/product-directory/clocks-frequency-references/3824-chip-scale-atomic-clock-csac |editorial= Microsemi |fechaacceso = 13 de octubre de 2021}}</ref>

== Ejemplos ==
Muchos fabricantes de [[circuitos integrados]] fabrican RTC. Por ejemplo, [[Epson]], [[Intersil]], [[Integrated Device Technology|IDT]], [[Maxim Integrated Products|Maxim]], [[Philips]], [[NXP Semiconductors]], [[Texas Instruments]], [[STMicroelectronics]] y [[Ricoh]]. Un RTC común que se utiliza en las [[Placa computadora|placas computadoras]]placa única es el [[Maxim Integrated Products|Maxim Integrated]] DS1307.

El RTC fue introducido en los PC compatibles por [[IBM Personal Computer/AT|IBM PC/AT]] en 1984, cuando usó un RTC Motorola MC146818.<ref name="JPtT3">{{cita libro |título= IBM PC AT Technical Reference |editorial= International Business Machines Corporation |año= 1984 |capítulo= Real-time Clock/Complementary Metal Oxide Semiconductor (RT/CMOS) RAM Information |páginas= System Board 1–45 |url= http://bitsavers.trailing-edge.com/pdf/ibm/pc/at/1502494_PC_AT_Technical_Reference_Mar84.pdf}}</ref><ref name="KWwl1">{{cita libro |título= MC146818A REAL-TIME CLOCK PLUS RAM (RTC) |editorial= Motorola Inc. |año= 1984 |url = https://web.stanford.edu/class/cs140/projects/pintos/specs/mc146818a.pdf}}</ref> Posteriormente [[Dallas Semiconductor]] fabricó RTC compatibles que fueron muy usados en los [[compatible IBM PC|compatibles IBM PC]] viejos, y que se pueden encontrar fácilmente en sus [[placa base|placas base]] por su distintiva batería negra y por su logo [[serigrafía|serigrafiado]]. En los sistemas nuevos el RTC está integrado en el [[puente sur]] del [[chipset]].<ref>{{cita web |título = ULi M1573 Southbridge Specifications |editorial= AMDboard.com |url = http://www.amdboard.com/ali_uli_m1573.html |fechaacceso= 23 de agosto de 2007 |urlarchivo = https://web.archive.org/web/20070818073452/http://www.amdboard.com/ali_uli_m1573.html |fechaarchivo= 18 de agosto de 2007 }}</ref>

Algunos [[microcontrolador]]es tienen reloj en tiempo real incorporado, generalmente sólo una más de otras características y [[periférico (informática)|periférico]]s.

=== RTC basados en radio ===
Algunas computadoras modernas reciben información de reloj por radio digital y la utilizan para promover estándares de tiempo. Hay dos métodos comunes: La mayoría de los protocolos de teléfonos móviles (por ejemplo, [[LTE (telecomunicaciones)|LTE]]) proporcionan directamente la hora local actual. Si hay una radio por Internet disponible, una computadora puede usar el [[Network Time Protocol]] o protocolo de tiempo de red. Los ordenadores utilizados como servidores de hora local utilizan ocasionalmente [[GPS]]<ref name="nhueQ">{{cita web |título= GPS Clock Synchronization |url= https://www.orolia.com/resources/blog/david-sohn/2020/guide-gpsgnss-clock-synchronization |editorial= Orolia |fechaacceso=27 de junio de 2021}}</ref> o transmisiones de radio de frecuencia ultrabaja emitidas por una organización nacional de normalización (es decir, un [[reloj controlado por radio]] <ref name="LZ0mo">{{cita web |título= Product: USB Radio Clock |url= https://www.meinbergglobal.com/english/products/usb-wwvb-clock.htm |editorial= Meinburg  |fechaacceso=27 de junio de 2021}}</ref>).

=== RTC basados en software ===
El siguiente sistema es bien conocido por los programadores de [[Sistema embebido|sistemas embebidos]], quienes a veces deben construir RTC en sistemas que carecen de ellos. La mayoría de las computadoras tienen uno o más temporizadores de hardware que utilizan señales de temporización de [[Cuarzo|cristales de cuarzo]] o [[resonador cerámico|resonadores cerámicos]]. Estos tienen una sincronización absoluta inexacta (más de 100 partes por millón) que aún es muy repetible (a menudo menos de 1 ppm). El software puede hacer los cálculos para convertirlos en RTC precisos. El temporizador de hardware puede producir una interrupción periódica, por ejemplo, 50 [[Hz]], para imitar un RTC histórico (ver más abajo). Sin embargo, usa matemáticas para ajustar la cadena de tiempo para mayor precisión:

tiempo = tiempo + tasa.

Cuando la variable "tiempo" excede una constante, generalmente una potencia de dos, el tiempo nominal calculado del reloj (digamos, para 1/50 de segundo) se resta de "tiempo", y el software de la cadena de tiempo del reloj se invoca para contar fracciones de segundos, segundos, etc. Con variables de 32 [[bit]]s para tiempo y velocidad, la resolución matemática de "velocidad" puede exceder una parte por mil millones. El reloj sigue siendo preciso porque ocasionalmente se saltará una fracción de segundo o se incrementará en dos fracciones. El pequeño salto ("[[jitter]]") es imperceptible para casi todos los usos reales de un RTC.

La complejidad de este sistema es determinar el valor instantáneo corregido para la variable "tasa". El sistema más simple rastrea los segundos de RTC y los segundos de referencia entre dos configuraciones del reloj, y divide los segundos de referencia entre los segundos de RTC para encontrar la "tasa". El tiempo de Internet a menudo tiene una precisión de menos de 20 milisegundos, por lo que 8000 segundos o más (2.2 horas o más) de separación entre configuraciones generalmente pueden dividir los cuarenta milisegundos (o menos) de error en menos de 5 partes por millón para obtener la precisión de un cronómetro. La principal complejidad de este sistema es convertir fechas y horas en segundos, pero los métodos son bien conocidos. <ref name="FQjlV">{{cita web |título= Calendrical Applications |url= http://aa.usno.navy.mil/faq/docs/JD_Formula.php |obra= U.S. Naval Observatory |editorial= =U.S. Navy |urlarchivo= https://web.archive.org/web/20160404103428/http://aa.usno.navy.mil/faq/docs/JD_Formula.php |fechaarchivo=4 de abril de 2016|archive-date=2016-04-04}}</ref>

Si el RTC funciona cuando una unidad está apagada, normalmente el RTC funcionará a dos velocidades, una cuando la unidad está encendida y otra cuando está apagada. Esto se debe a que la temperatura y el voltaje de la fuente de alimentación en cada estado son consistentes. Para ajustar estos estados, el software calcula dos tasas. Primero, el software registra el tiempo RTC, el tiempo de referencia, los segundos de encendido y los segundos de apagado para los dos intervalos entre las últimas tres horas en las que se configura el reloj. Con esto, puede medir la precisión de los dos intervalos, y cada intervalo tiene una distribución diferente de segundos de encendido y apagado. La matemática de tasas resuelve dos [[Ecuación de primer grado|ecuaciones lineales]] para calcular dos tasas, una para encendido y otra para apagado.

Otro enfoque mide la temperatura del cristal con un termómetro electrónico (por ejemplo, un [[termistor]] y un [[Conversión analógica-digital|convertidor analógico a digital]]) y utiliza un [[polinomio]] para calcular la "tasa" aproximadamente una vez por minuto. Los cristales de cuarzo más comunes en un sistema son los cristales de corte SC, y sus velocidades sobre la temperatura se pueden caracterizar con un polinomio de tercer grado. Entonces, para estos, la tasa se mide a cuatro temperaturas. Los cristales comunes de estilo diapasón que se utilizan en los relojes y muchos componentes del RTC tienen ecuaciones de temperatura parabólicas ([[Ecuación de segundo grado|de segundo grado]]) y se pueden caracterizar con solo tres medidas. Luego una [[regresión lineal]] puede encontrar la ecuación de temperatura. Algo como este enfoque podría usarse en circuitos integrados de RTC comerciales, pero los métodos reales de fabricación eficiente de alta velocidad son propietarios.

=== RTC históricos ===
Algunos diseños de computadoras más antiguos, como el [[Data General Nova]] y el [[PDP-8]] <ref name="UeNm8">{{cita web |apellido= Digital Equipment Corp. |título= PDP-8/E Small Computer Handbook, 19 |url= https://www.grc.com/pdp-8/docs/PDP-8_Small_Computer_Handbook_1972.pdf |editorial= Gibson Research |fechaacceso=27 de junio de 2021 |páginas=7–25, the DK8EA}}</ref>,
usaban un reloj en tiempo real que se destacaba por su alta precisión, simplicidad, flexibilidad y bajo costo. La fuente de alimentación de la computadora produce un pulso a voltajes lógicos para cada media onda o cada cruce por cero de la red de [[corriente alterna]]. Un cable lleva el pulso a una interrupción. El software del controlador de interrupciones cuenta ciclos, segundos, etc. De esta manera, puede proporcionar un reloj y un calendario completos.

El reloj también suele constituir la base de las cadenas de tiempo del software de las computadoras; por ejemplo, normalmente era el temporizador que se utilizaba para cambiar de tarea en un sistema operativo. Los temporizadores de conteo utilizados en las computadoras modernas brindan características similares con menor precisión y pueden rastrear sus requisitos hasta este tipo de reloj. (Por ejemplo, en el PDP-8, el reloj basado en la red, modelo DK8EA, fue lo primero, y luego fue seguido por un reloj basado en cristal, DK8EC).

Se debe configurar un reloj basado en software cada vez que se enciende la computadora. Originalmente esto fue hecho por operadores de computadoras. Cuando Internet se convirtió en algo común, se utilizaron protocolos de tiempo de red para configurar automáticamente relojes de este tipo.

En Europa, América del Norte y algunas otras redes, este RTC funciona porque la frecuencia de la red de CA se ajusta para tener una precisión de frecuencia a largo plazo tan buena como los relojes estándar nacionales. Es decir, en esas rejillas este RTC es superior a los relojes de cuarzo y menos costoso.

Este diseño de RTC no es práctico en computadoras portátiles o redes (por ejemplo, en el sur de Asia) que no regulan la frecuencia de la red de CA. También podría considerarse inconveniente sin acceso a Internet para configurar el reloj.

== CPU sin reloj ==
Algunas placas base se fabrican sin relojes en tiempo real. El reloj de tiempo real se omite por el deseo de ahorrar dinero (como en la arquitectura del sistema [[Raspberry Pi]] ) o porque los relojes en tiempo real pueden no ser necesarios en absoluto (como en la arquitectura del sistema [[Arduino]] <ref name="No8EU">Sin embargo, tenga en cuenta que muchas suites de software Arduino incluyen un software opcional RTC que se ejecuta desde un temporizador de baja precisión como se describe.</ref>).

== Véase también ==
* [[High Precision Event Timer]]
* [[Temporizador]]

== Referencias ==
{{listaref}}

[[Categoría:Circuitos integrados]]
[[Categoría:Reloj en tiempo real]]

[[ca:Rellotge_de_temps_real]]
[[de:Echtzeituhr]]
[[en:Real-time_clock]]
[[es:Reloj_en_tiempo_real]]
[[fr:Horloge_temps_r%C3%A9el]]
[[id:Jam_Waktu_Nyata]]
[[it:Real-time_clock]]
[[pt:Rel%C3%B3gio_de_tempo_real]]
[[ru:%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%8B_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B2%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B8]]
[[zh:%E5%AF%A6%E6%99%82%E6%99%82%E9%90%98]]