1. 硬件时钟的作用
硬件时钟是计算机系统中的重要组成部分，它负责记录系统启动的时间、日期，并提供精确的时间信息给操作系统和应用程序使用。硬件时钟通常由计算机的主板上的实时时钟芯片（RTC）来实现。硬件时钟的准确性对于系统的正常运行和各种应用程序的稳定性至关重要。
硬件时钟正常工作的前提是系统的电源始终有效，并且时钟芯片具有足够的电量。除此之外，硬件时钟的调整和同步也是必要的，以确保时间的准确性。
2. 硬件时钟与系统运行
2.1 系统的引导与时间记录
当计算机启动时，首先运行的是基本输入/输出系统（BIOS），BIOS是计算机系统中运行在硬件时钟下的第一个软件层。BIOS会读取硬件时钟的时间信息，并将其记录为系统的启动时间。
计算机操作系统在引导过程中会读取这个启动时间，用于记录系统运行的时间信息。系统的时间戳在许多方面都是必要的，比如文件的创建与修改时间、系统日志的时间记录等。而硬件时钟提供了准确的时间信息，确保系统运行时间的准确性。
2.2 系统调用与硬件时钟
在操作系统中，软件程序可以通过系统调用（system call）来获取硬件时钟的时间信息。系统调用是用户程序与操作系统之间的接口，通过调用特定的系统函数，可以获取操作系统的功能和服务。
例如，在Linux系统中，可以使用C语言的time()函数来获取当前的系统时间。这个函数内部会调用系统调用来读取硬件时钟的时间信息，并将其转换成易于理解和使用的格式。
#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main()
{
time_t rawtime;
struct tm * timeinfo;
time(&rawtime);
timeinfo = localtime(&rawtime);
printf("Current local time and date: %s", asctime(timeinfo));
return 0;
}
在上面的示例中，time()函数获取了当前的系统时间，并通过localtime()函数将其转换成本地时间的结构体类型，最终使用printf()函数输出。这里需要强调的是，time()函数返回的时间是从1970年1月1日00:00:00到现在的秒数，这个时间被称为UNIX时间戳。
3. 硬件时钟的调整和同步
3.1 硬件时钟的调整
硬件时钟的准确性可能会受到多种因素的影响，比如时钟芯片的精度、电池电量不足、温度变化等。当硬件时钟发生偏移时，需要对其进行调整，以确保其准确性。
在Linux系统中，使用hwclock命令可以对硬件时钟进行调整。例如，使用以下命令将系统时钟与硬件时钟同步：
# hwclock --systohc
上述命令将会将系统时间写回到硬件时钟，并且同时会对硬件时钟进行校准，以保持时间的准确性。
3.2 硬件时钟的同步
为了确保计算机网络中各个主机的时间一致性，以及操作系统中应用程序的协调运行，需要对硬件时钟进行同步。在Linux系统中，常用的时间同步工具是Network Time Protocol（NTP）。
NTP是一种用于计算机网络中时间同步的协议。通过NTP，计算机可以从网络中的时间服务器同步时间信息，以确保计算机系统具有相同的时间基准。NTP还提供了一些算法和机制，用于调整和纠正时间漂移，从而实现更加精确的时间同步。
4. Linux硬件时钟的守护进程
为了确保硬件时钟的准确性和稳定性，Linux系统提供了一个名为hwclock的守护进程。
hwclock守护进程定期读取硬件时钟的时间信息，并与系统时钟进行比较和校准。当经过校准后，hwclock会将调整后的时间写回到硬件时钟。这样可以保证硬件时钟的时间始终与系统时间保持一致，保证系统的稳定运行。
# systemctl start hwclock
上述命令将会启动hwclock守护进程，使其开始工作。
5. 总结
硬件时钟在Linux系统中起着至关重要的作用，它记录了系统的启动时间，并为操作系统和应用程序提供准确的时间信息。通过系统调用，我们可以利用硬件时钟来获取系统时间。然而，硬件时钟的准确性可能受到多种因素的影响，需要进行调整和同步。在Linux系统中，可以使用hwclock命令进行硬件时钟的调整，而通过NTP来实现计算机网络中的时间同步。此外，Linux系统还提供了一个名为hwclock的守护进程，它定期读取硬件时钟的时间信息，并校准系统时钟，以确保硬件时钟的准确性和稳定性。