Unixtid och ISO 8601-skrivsättet
Enhet utanför SI · storhet: en tidpunkt som ett helt antal sekunder sedan 1970
Den nittonde januari 2038 klockan tre fjorton och sju sekunder världstid når en trettiotvå bitar bred sekundräknare värdet 2 147 483 647 — det största tal den förmår rymma. Nästa tick lyfter den högsta biten, och samma binära ord läses hädanefter som negativt: klockor som håller tiden efter just denna räkning hamnar inte i år 2038 utan i december 1901. Någon kuriositet ur en avlägsen framtid är det inte — en industristyrning eller en vattenmätare tjänar längre än de tolv år som återstår.
Räkningen är ytterst enkelt byggd: sekunderna löper i följd från midnatt den första januari 1970, och ett dygn rymmer i den alltid exakt 86 400 sekunder. Just enkelheten är källan till båda dess egenheter. Å ena sidan följer ett kalenderdatum ögonblickligen ur talet och tvärtom, så att varje händelselogg, varje databas och varje filsystem håller tiden med den. Å andra sidan går en skottsekund inte alls att uttrycka i en sådan räkning, vilket betyder att den trots sitt namn inte numrerar sekunder utan dygn med bråkdelar, och i själva verket är en linjär funktion av UTC-skrivsättet och inte en räknare av förfluten tid.
01 · Definition
Unixtiden är antalet sekunder som förflutit sedan midnatt den första januari 1970 koordinerad världstid, under förutsättning att varje dygn rymmer exakt 86 400 sekunder. ISO 8601-skrivsättet anger detsamma på annat vis: med kalenderdatum, tid på dygnet och angivelse av avvikelsen från nollmeridianen, varvid fälten löper strikt från grovt till fint.
Förbehållet om 86 400 sekunder är ingen småsak utan det väsentligaste i definitionen. En skottsekund, tillkännagiven av jordrotationstjänsten, kan räkningen inte rymma, och därför upprepar systemet i insättningsögonblicket antingen ett och samma värde två gånger eller ställer klockan tillbaka. Härav följer något viktigt: skillnaden mellan två unixtal är inte antalet sekunder som verkligen förflutit mellan två händelser om en skottsekund låg däremellan — avvikelsen från atomtidsskalan har redan vuxit till tjugosju sekunder.
Gränsen däremot beror inte på definitionen utan på lagringens bredd. Trettiotvå bitar med tecken ger det största värdet 2 147 483 647, som infaller den nittonde januari 2038; nästa ökning sätter den högsta biten till ett och gör talet negativt, varvid klockan kastas tillbaka till den trettonde december 1901. Sextiofyra bitar skjuter gränsen tvåhundranittiotvå miljarder år framåt, men hela nanosekunder i samma sextiofyra bitar tar slut redan år 2262.
Skrivsättet enligt standarden löser en annan uppgift — utbyte i stället för lagring — och därför räknas i det sådant som talet inte alls har: tidszonen, skiljetecknet mellan datum och tid, samt regeln att vid lika teckenlängd sammanfaller den lexikografiska ordningen med den kronologiska. Just denna sista egenskap har gjort formatet till grunden för sortering i filnamn och loggar.
För tiden med reglaget och se registret fyllas: bitarna tänds från höger till vänster, och så länge den högsta, teckenbiten, förblir mörk är talet positivt och datumet växer. Så snart räknaren stiger förbi 2 147 483 647 flammar den högsta biten rött, hela talet blir negativt, och klockan hoppar till 1901.
Den gröna raka linjen är atomtidsskalan, där varje sekund verkligen är en sekund. Den röda trappstegslinjen är unixtiden, som vid varje insättning avger en och samma tidsstämpel två gånger, varför linjen stannar på stället. Avvikelsen uppgår redan till tjugosju sekunder och växer, och därför duger räkningen för ett kalenderdatum men inte för att mäta varaktigheter inom fysiken.
02 · Omräkning
Ange tidsstämpel eller datum
Mellan alla multiplar av räkningen — sekunder, millisekunder, mikro- och nanosekunder — är omräkningarna exakta, eftersom de skiljer sig endast med en faktor. Ungefärlig är en enda rad: omräkningen till atomtidsskalan kräver att man vet hur många skottsekunder som samlats fram till den givna tidpunkten.
Tolkningen av en standardsträng gör bladet i det utökade skrivsättet med bokstaven Z; grundformen utan skiljetecken ligger i de fina inställningarna.
År 2038-problemet ligger inte i standarden utan i hårdvaran och i gammal kod: trettiotvå bitar breda tidsstämplar sitter i mätarnas fasta program, i industristyrningar, i filsystemformat och i databaser där fältet redan deklarerats som fyra byte. Att ändra typen i källkoden är enkelt nog; att gå igenom miljontals installerade apparater under de tolv år som återstår är en uppgift av samma slag som den inför år 2000.
| Värde | Anmärkning | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Storleksordningar
logaritmisk skala: från en sekund till sextiofyra bitars gräns04 · Mätinstrument
Vad som sätter stämpeln på en händelse
Ett eget chip med batteri som håller räkningen medan apparaten är avstängd. Det lagrar för det mesta ingen unixstämpel utan kalenderfälten var för sig, och bredden på dess årsfält är dess egen, så att samtalet om 2038 vid gamla kretskort börjar med frågan till vilket år chipet självt räknar.
NTP-protokollet för en maskins klocka till gemensam tid med några millisekunders noggrannhet, och det varnar också med en egen flagga ett dygn i förväg för en insättning. En egen gräns har det också, och den infaller tidigare: räkningen löper från 1900 i teckenlösa trettiotvå bitar och spiller över i februari 2036.
I en logg skrivs tidsstämpeln antingen som tal eller som sträng enligt standarden, och det senare är att föredra av exakt ett skäl: för strängar av lika längd sammanfaller den alfabetiska ordningen med den kronologiska, så att posterna sorteras utan att datumet tolkas. Just därför har formatet spritt sig långt utanför datortekniken.
En apparats beredskap för 2038 går att pröva på ett enda sätt — ställ dess klocka förbi den ödesdigra gränsen och se vad som blir av loggar, certifikat och intervallräkning. Så har man redan funnit fel i fakturering, i passersystem och i nycklars giltighetstider, där ett datum i framtiden bildas genom addition och spiller över långt före själva gränsen.
05 · Skrivregler
Från grovt till fint, och alltid med tidszon
Standarden kräver fallande ordning på fälten, fyra siffror i året, bindestreck som datumskiljetecken och bokstaven T före tiden; tidszonen anges antingen med bokstaven Z för nollmeridianen eller som plus-minus timmar och minuter. En unixstämpel skrivs som ett helt tal utan siffergruppering, och multipeln måste alltid anges, eftersom en faktor tusen skiljer sekunder från millisekunder och de båda är lätta att förväxla efter talets storlek.
Det första skrivsättet läses olika i olika länder och är därför otillåtet i datautbyte. Det andra utelämnar både skiljetecknet och tidszonen, så att tidpunkten förblir obestämd ett dygn åt vardera hållet. Det tredje förlorar de inledande nollorna, varför strängarna upphör att sorteras alfabetiskt — och det är just för den egenskapen formatet värderas. Det fjärde likställer unixräkningen med atomtidsskalan, medan tjugosju sekunders samlade skottsekunder ligger mellan dem.
06 · Grannenheter
Intill står alla räkningar som är byggda efter samma princip men från en annan början: NTP-tiden från 1900, det julianska datumet från middagen år 4713 före vår tideräkning, satellitsystemets skala från januari 1980. De skiljer sig endast i epok och enhet och räknas därför om genom att man drar bort en konstant.
teckenförsedda sekunder
dess gräns infaller redan 2036
skottsekunder ärligt medräknade
Bland Simetriums datablad står bredvid det julianska datumet, varifrån omräkningskonstanten är hämtad, skalorna UTC, TAI och UT1, som förklarar de saknade skottsekunderna, sekund som räkningens enhet, och biten, vars bredd är det som fastställer gränsen.
07 · Historisk del
En epok vald av brist på bitar
I den första unixhandboken räknades tiden i sextiondelar av en sekund från början av 1971, och i trettiotvå bitar rymde en sådan räkning bara drygt två år. De tog slut så snabbt att epoken hade behövt flyttas vid varje utgåva av systemet, och man gav upp sekundens bråkdelar till förmån för hela.
Genom övergången till hela sekunder vann utvecklarna ett förråd på etthundratrettiosex år och kunde välja början efter bekvämlighet i stället för av nöd. Man tog den första januari 1970 — det närmaste jämna datumet i det förflutna, dit maskinanteckningar ändå inte nådde — och har sedan dess inte ändrat det en enda gång, fastän systemet skrivits om från grunden mer än en gång.
Internationella standardiseringsorganisationen förde samman de spretande nationella formaten till ett och lade en enkel regel till grund: fälten löper från grovt till fint, alla med inledande nollor. Sidoverkan visade sig viktigare än avsikten — sådana strängar sorteras som tal, och formatet spred sig till filnamn, loggar och utbytesprotokoll.
Skrivbords- och serversystem gick över till sextiofyra bitar för länge sedan, och där är gränsen skjuten bortom varje rimlig horisont. Faran har blivit kvar på annat håll: i det fasta programmet hos instrument med tjugo års livslängd, i filformat där fältet deklarerats som fyra byte, och i beräkningar av framtida frister, som spiller över redan i dag så snart man lägger femton år till dagens datum.
En räkning som trots sitt namn inte räknar sekunder
Definitionen av unixtid låter som en räkning av sekunder, men kravet på jämna 86 400 sekunder per dygn gör den till något annat: till en linjär funktion av UTC-skrivsättet och inte till ett mått på förfluten tid. Varje gång jordrotationstjänsten tillkännager en insättning måste räkningen upprepa ett och samma värde två gånger eller hoppa tillbaka, och skillnaden mellan två stämplar förlorar just den sekunden. Under ett halvsekel har tjugosju sådana förluster samlats, och därför tar man vid uppgifter som kräver verklig varaktighet atomtidsskalan och inte denna.
Den andra egenheten ligger inte alls i definitionen utan i lagringssättet, och det gör den till den enda gränsen i vår katalog som varken naturen eller en överenskommelse satt, utan bredden på ett maskinord. Det julianska datumet tar aldrig slut, eftersom det är ett tal; unixtiden tar slut den nittonde januari 2038, eftersom den är ett fält om fyra byte. Skillnaden mellan en storhet och dess representation sysselsätter vanligen metrologer föga, och här är det just den som avgör allt.
Katalog · måttenheter
Ett datablad för varje storhet
Sju SI-basenheter, tjugotvå härledda med egna namn och storheter utanför systemet som varken tekniken eller kalendern klarar sig utan.