Wer dreht an der Computer-Uhr?

Computer sind Präzisionsmaschinen. Wenn es aber um die Zeitmessung geht, sind sie recht schlampig. Zumindest reicht diese nicht mehr für hochpräzise Anwendungen etwa im Finanzbereich aus. Doch das soll sich nun ändern. Die IEEE ist nämlich dabei, das sogenannte Precision Time Protocol (PTP) zu definieren, das genauer sein soll und die derzeitige Norm NTP (Network Time Protocol) ablösen soll. Beide Standards sind auf fremde Hilfe angewiesen und gleichen ihre Uhren mit einer Atomuhr übers Internet ab. Der Clou dabei: PTP überprüft die Zeit öfter und kann die Impulse via Multcasting gleich an mehrere Server verteilen.

«Viele Faktoren beeinflussen die Exaktheit der Zeitmessung», meint George Neville-Neil, der als Softwareingenieur für Banken arbeitet. So können Netzwerk-Schwankungen, der sogenannte Jitter, Verzögerungen durch Software sowie Umwelteinflüsse an der Computer-Uhr drehen. Die Zeitmessung in den Rechnern erfolgt nämlich durch einen Quarzoszillator, der ein elektromagnetisches Signal erzeugt oder eben eine Schwingung, mit der der Computer diverse Komponenten wie Prozessor, Speicher, Bus und Abläufe auf der Hauptplatine koordiniert. «Doch die verwendeten Quarzkristalle sind oft billig und die innere Uhr des Rechners verstellt sich mit der Zeit», erklärt Neville-Neil. So verändert sich die Frequenz, wenn die Quarzkristalle altern. Die Arbeitslast kann ebenfalls Auswirkungen haben. Je mehr der Rechner leistet, desto wärmer wird es, was wiederum die Quarzschwingungen beeinflusst. «Der durchschnittliche Quarzkristall ist daher so genau wie eine mechanische Uhr», meint Neville-Neil. Er testete die Genauigkeit seines Laptops und stellte fest, dass dessen Uhr innerhalb von zwei Stunden um 15 Millisekunden abwich. «Das ist eine typische Abweichung», meint er. Bei den meisten Usern spiele diese Ungenauigkeit keine Rolle, doch immer mehr Computersysteme benötigten eine höhere Präzision. Verteilte Systeme, die mehrere Server für Aufgaben zusammenziehen, benötigen Computer, die synchronisiert sind. Weitere Systeme, die eine genaue Zeitgebung brauchen, sind etwa Roboter, Mobilfunkanlagen und Finanztransaktionssysteme.