今回は、「RTC」についての説明です。
１．RTCとは？
RTCとは、英語で[Real Time Clock]と書きます。
[現在時刻を示す時計]という意味通り、電子デバイスにとっての時計の役割をしたICです。
時刻を表示したり、タイマとして使用したり、です。
PCやスマートフォンなどのコンピュータには、現在時刻が表示されていますよね？
あれがRTC…ではないです。
あれはコンピュータのCPUに搭載されたクロック機能(周期的な信号を発生させる)により時刻を刻んでいて、RTCとは異なります。
では、RTCとは何なのかという話になるのですが、そもそもコンピュータのCPUに搭載されたクロック機能にはある問題点があります。
それは、CPUに電源が供給されていないとクロック機能は止まるという点です。
CPU自体が動きませんからクロックに限らず全機能が止まりますけどね。
ということは、CPUだけだとコンピュータの電源を切ったら現在時刻がわからなくなってしまうんですね。
そこで登場するのがRTCです。
RTCはマザーボードに実装されていることが多く、コンピュータ電源とは別の電源(ボタン電池やスーパーキャパシタなどの二次電池)から電源供給をされています。
その為、コンピュータの電源を落とそうが独自で現在時刻を刻み続けています。
結果、コンピュータの電源を入れるとCPUがRTCの情報を読み取って、電源を供給している間はCPU搭載のクロック機能で現在時刻を表示しているのです。
ちなみに、RTCに用いるボタン電池は比較的安価で高寿命ですし、二次電池も普通に使う分には寿命を迎えることはありません。
基本的に省電力でバッテリー切れの心配は無いのです。
一応補足ですが、二次電池とは充電をすることで繰り返し使用可能な電池のことです。
２．RTCの構成
RTCの構造は、基本的にクォーツ時計(最近の時計全般のこと)と同じで水晶デバイスが使用されています。
水晶デバイスに関しては別途まとめてあるので、詳しくは以下の記事を参考にしてください。
水晶デバイスとは、水晶が実際に振動することで一定の周波数を生み出すデバイスのことです。
この一定の振動を発振回路を通すことにより方形波(パルス信号)にしたものがクロック信号です。
前述のように現在時刻を知るために使用するのはもちろんのこと、クロック信号にタイミングを合わせて様々な機器を動作させることで電子機器が成り立っていたりもいます。
３．RTCとCPU搭載のクロック機能を併用する理由
RTCは省電力と述べましたが、二次電池によっては本当に寿命が長いです。
そんなに寿命が持つのなら、全部RTCに任せてしまえは良い気がしませんか？
まあ、併用されているからにはそうもいかない理由があるのですけどね。
RTCはCPUに搭載されたクロック機能と比べると精度が甘いです。
水晶デバイスが実際に振動することで得られるクロック信号ですから仕方がないことですが、RTCの精度は数ミリ秒単位で行うのに対し、CPU搭載のクロック機能はマイクロ秒以下の精度を叩き出します。
なので、全部RTCに任せていると将来的に時刻のズレが大きくなっていってしまいます。
(それでも一月で一分程度ですが)
なので、RTCの役割はCPUが止まっている間の時刻管理に重点を置き、コンピュータに電源を入れると最初の一回だけCPUがRTCから情報を読み取るようにしています。
この時、CPUはどの程度時間が経過しているかを逆算して、補正を加えたものをディスプレイに表示しています。
そうすることで、RTCの精度はそこそこでも充分に使用可能になっています。
精度よりも、本来の目的であるコンピュータの電源を切った時の現在時刻を刻んでおくことが重要ですからね。
もう一つの理由として、RTCはCPUからすると同期スピードが遅いというものがあります。
『時刻を同期するのに時間がかかってしまうので、最初に一回で済ませるようにしよう』ということです。
以上の理由により、RTCとCPU搭載のクロック機能を併用しています。
４．RTCの使用用途
最後に、RTCが実際にどのような機器に使用されているかを記述しておきます。
地味によく例に出されているのがゲームやパチンコです。
ゲームによっては朝にしか発生しないイベント、夜にしか発生しないイベント、特定の曜日にしか発生しないイベントってありませんか？
あれらはRTCのおかげです。
RTCが粛々とカウントしてくれているから時間経過を認識して指定のイベントを起こしているのです。
パチンコも同じで、特定の時間になると始まる演出があったりするんですよ。
旧い台に「CRぱちんこAKB48」という(スペックだけは良かった)台があるのですが、その台は1時間経過ごとに設置されているすべての機体が一斉に「重力シンパシー公演」という特別映像を流していました。
今考えると、アレはRTCによるものだとわかります。
炊飯器のタイマーとかもRTCなので、結構身近なところにRTCは普及しているのです。
以上、「RTC」についての説明でした。
