Timpul Unix și scrierea ISO 8601
Unitate din afara SI · mărime: un moment de timp ca număr întreg de secunde din 1970
În nouăsprezece ianuarie 2038, la trei ore paisprezece minute și șapte secunde timp universal, un numărător de secunde lat de treizeci și doi de biți va ajunge la 2 147 483 647 — cel mai mare număr pe care e în stare să-l cuprindă. Următorul tact va ridica bitul cel mai înalt, iar același cuvânt binar se va citi de acum ca negativ: ceasurile care țin timpul tocmai prin această numărare se vor afla nu în 2038, ci în decembrie 1901. Curiozitate a unui viitor îndepărtat nu este — un automat industrial sau un contor de apă slujește mai mult decât cei doisprezece ani care au rămas.
Numărarea este alcătuită cât se poate de simplu: secundele curg una după alta din miezul nopții de întâi ianuarie 1970, iar o zi cuprinde în ea totdeauna exact 86 400 de secunde. Tocmai simplitatea este izvorul amândurora dintre particularitățile ei. Pe de o parte, din număr urmează pe loc o dată calendaristică și invers, așa încât orice jurnal de evenimente, orice bază de date și orice sistem de fișiere țin timpul cu ea. Pe de altă parte, o secundă intercalară nu se poate exprima într-o asemenea numărare nicidecum, ceea ce înseamnă că, în ciuda numelui, ea nu numerotează secunde, ci zile cu fracțiunile lor, și este de fapt o funcție liniară a scrierii UTC, nu un numărător al timpului scurs.
01 · Definiție
Timpul Unix este numărul de secunde scurse din miezul nopții de întâi ianuarie 1970 timp universal coordonat, cu condiția ca fiecare zi să cuprindă exact 86 400 de secunde. Scrierea ISO 8601 spune același lucru altfel: prin dată calendaristică, oră și arătarea decalajului față de meridianul zero, câmpurile mergând strict de la grosier la fin.
Rezerva celor 86 400 de secunde nu e un fleac, ci lucrul cel mai de temei din definiție. O secundă intercalară, vestită de serviciul rotației Pământului, numărarea nu o poate primi, și de aceea în clipa inserării sistemul fie repetă de două ori una și aceeași valoare, fie dă ceasul înapoi. De aici urmează ceva important: diferența a două numere unix nu este numărul de secunde scurse cu adevărat între două evenimente dacă între ele a căzut o inserare — abaterea de la scara atomică a crescut deja la douăzeci și șapte de secunde.
Limita însă nu atârnă de definiție, ci de lățimea păstrării. Treizeci și doi de biți cu semn dau cea mai mare valoare 2 147 483 647, care cade în nouăsprezece ianuarie 2038; sporul următor trece bitul cel mai înalt în unu și face numărul negativ, aruncând ceasul în treisprezece decembrie 1901. Șaizeci și patru de biți împing hotarul cu două sute nouăzeci și două de miliarde de ani înainte, dar nanosecundele întregi în aceiași șaizeci și patru de biți se sfârșesc deja în 2262.
Scrierea după standard dezleagă altă sarcină — schimbul, nu păstrarea — și de aceea în ea atârnă lucruri pe care numărul nu le are nicidecum: decalajul orar, separatorul dintre dată și oră și regula că, la lungime egală a șirului, ordinea lexicografică se potrivește cu cea cronologică. Tocmai această din urmă însușire a făcut din format temelia sortării în numele de fișiere și în jurnale.
Purtați timpul cu cursorul și priviți cum se umple registrul: biții se aprind de la dreapta la stânga, și câtă vreme cel mai înalt, cel al semnului, rămâne întunecat, numărul este pozitiv și data crește. De îndată ce numărătorul trece de 2 147 483 647, bitul cel mai înalt se aprinde roșu, tot numărul devine negativ, iar ceasul sare în 1901.
Dreapta verde este scara atomică, unde fiecare secundă este într-adevăr o secundă. Cea roșie în trepte este timpul Unix, care la fiecare inserare dă de două ori una și aceeași marcă, drept care linia încremenește pe loc. Abaterea este deja de douăzeci și șapte de secunde și crește, și de aceea numărarea slujește la o dată calendaristică, dar nu la măsurarea duratelor în fizică.
02 · Conversie
Introduceți o marcă de timp sau o dată
Între toți multiplii numărării — secunde, milisecunde, micro- și nanosecunde — conversiile sunt exacte, de vreme ce se deosebesc numai printr-un factor. Aproximativ este un singur rând: conversia la scara atomică cere să se știe câte secunde intercalare s-au strâns până la momentul dat.
Desfacerea unui șir după standard fișa o face în scrierea extinsă cu litera Z; forma de bază fără separatori este scoasă în reglajele fine.
Problema anului 2038 nu stă în standard, ci în aparatură și în codul vechi: mărci de treizeci și doi de biți șed în programul aparatelor de măsură, în automatele industriale, în formatele sistemelor de fișiere și în bazele de date unde câmpul este deja declarat cu patru octeți. A schimba tipul în surse e destul de ușor; a trece prin milioane de aparate instalate în cei doisprezece ani rămași este o sarcină de același fel cu cea care stătea înaintea anului 2000.
| Valoare | Notă | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Ordine de mărime
scară logaritmică: de la secundă la limita celor șaizeci și patru de biți04 · Instrumente de măsură
Cu ce se pune marca de timp pe un eveniment
Un cip aparte, cu baterie, care ține numărarea cât timp aparatul este stins. El păstrează de obicei nu o marcă unix, ci câmpurile calendarului pe rând, iar lățimea câmpului său de an este a lui, așa că la plăcile vechi vorba despre 2038 începe cu întrebarea până în ce an numără cipul însuși.
Protocolul NTP aduce ceasul unei mașini la timpul comun cu o precizie de câteva milisecunde, și tot el previne despre o inserare printr-un semn deosebit cu o zi înainte. Hotar propriu are și el, și vine mai devreme: numărarea curge din 1900 în treizeci și doi de biți fără semn și se va depăși în februarie 2036.
În jurnal marca se scrie fie ca număr, fie ca șir după standard, iar a doua e de preferat dintr-un singur motiv: la șiruri de aceeași lungime ordinea alfabetică se potrivește cu cea cronologică, așa că însemnările se sortează fără a desface data. Tocmai de aceea formatul s-a răspândit mult dincolo de tehnica de calcul.
Pregătirea unui aparat pentru anul 2038 se poate încerca într-un singur chip — să i se dea ceasul dincolo de hotarul de pierzanie și să se vadă ce se alege de jurnale, de certificate și de socoteala intervalelor. Așa s-au și găsit deja cedări în facturare, în sistemele de control al accesului și în termenele de valabilitate ale cheilor, unde o dată din viitor se face prin adunare și se depășește cu mult înaintea hotarului însuși.
05 · Reguli de scriere
De la grosier la fin, și mereu cu decalajul
Standardul cere ordinea descrescătoare a câmpurilor, patru cifre ale anului, cratima ca separator al datei și litera T înaintea orei; decalajul orar se arată fie prin litera Z pentru meridianul zero, fie ca plus-minus ore și minute. Marca unix se scrie ca număr întreg fără despărțirea ordinelor, iar multiplul trebuie totdeauna lămurit, de vreme ce un factor de o mie desparte secundele de milisecunde, iar după mărimea numărului ele se încurcă lesne.
Prima scriere se citește altfel în țări diferite și de aceea este nepotrivită în schimbul de date. A doua lasă deoparte și separatorul, și decalajul, așa că momentul rămâne nehotărât cu o zi în amândouă părțile. A treia pierde zerourile de la început, drept care șirurile încetează să se sorteze alfabetic — și tocmai pentru această însușire este prețuit formatul. A patra pune semn de egalitate între numărarea unix și scara atomică, pe când între ele stau douăzeci și șapte de secunde de inserări strânse.
06 · Unități vecine
Alături stau toate numărările alcătuite după același temei, dar de la alt început: timpul NTP din 1900, data iuliană din amiaza anului 4713 înaintea erei noastre, scara sistemului de sateliți din ianuarie 1980. Se deosebesc numai prin epocă și unitate, și de aceea se transformă scăzând o constantă.
secunde cu semn
limita lui cade deja în 2036
secundele intercalare socotite cinstit
Dintre fișele Simetrium alături stau data iuliană, de unde este luată constanta de conversie, scările UTC, TAI și UT1, care explică secundele intercalare dispărute, secundă ca unitate a numărării, și bitul, a cărui lățime hotărăște limita.
07 · Secțiune istorică
O epocă aleasă din lipsă de biți
În cel dintâi îndreptar al Unixului timpul se număra în șaizecimi de secundă din începutul anului 1971, iar în treizeci și doi de biți o astfel de numărare cuprindea abia vreo doi ani. Se sfârșeau atât de repede încât epoca ar fi trebuit mutată la fiecare ediție a sistemului, și s-a renunțat la fracțiunile de secundă în folosul celor întregi.
Trecând la secunde întregi, făuritorii au câștigat o rezervă de o sută treizeci și șase de ani și au putut alege începutul după înlesnire, nu din nevoie. S-a luat întâi ianuarie 1970 — cea mai apropiată dată rotundă din trecut, până la care însemnările mașinilor oricum nu ajungeau — și de atunci nu a fost schimbată nici măcar o dată, deși sistemul a fost rescris din temelii de mai multe ori.
Organizația Internațională de Standardizare a adunat într-unul singur formatele naționale care se depărtau și i-a pus la temelie o regulă simplă: câmpurile merg de la grosier la fin, toate cu zerouri la început. Urmarea lăturalnică s-a dovedit mai însemnată decât gândul dintâi — asemenea șiruri se sortează ca niște numere, iar formatul s-a răspândit în numele de fișiere, în jurnale și în protocoalele de schimb.
Sistemele de birou și de server au trecut la șaizeci și patru de biți de mult, și acolo hotarul este împins dincolo de orice zare cuminte. Primejdia a rămas în altă parte: în programul aparatelor cu douăzeci de ani de viață, în formatele de fișiere unde câmpul este declarat cu patru octeți, și în socotelile termenelor viitoare, care se depășesc chiar astăzi de îndată ce la data de acum se adaugă cincisprezece ani.
O numărare care, în ciuda numelui, nu numără secunde
Definiția timpului Unix sună a numărare de secunde, însă cerința celor 86 400 de secunde rotunde pe zi face din ea altceva: o funcție liniară a scrierii UTC, nu o măsură a timpului scurs. De fiecare dată când serviciul rotației Pământului vestește o inserare, numărarea trebuie să repete de două ori una și aceeași valoare sau să sară îndărăt, iar diferenței a două mărci i se pierde tocmai acea secundă. Într-o jumătate de veac s-au strâns douăzeci și șapte de asemenea pierderi, și de aceea în sarcinile care cer o durată adevărată se ia scara atomică, nu aceasta.
A doua particularitate nu stă nicidecum în definiție, ci în chipul păstrării, și asta face din ea singura limită din catalogul nostru care nu e pusă nici de natură, nici prin înțelegere, ci de lățimea unui cuvânt de mașină. Data iuliană nu se sfârșește niciodată, fiindcă este un număr; timpul Unix se sfârșește în nouăsprezece ianuarie 2038, fiindcă este un câmp de patru octeți. Deosebirea dintre o mărime și înfățișarea ei îi frământă de obicei puțin pe metrologi, iar aici tocmai ea hotărăște totul.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și mărimi din afara sistemului, fără de care n-ar funcționa nici tehnica, nici calendarul.