Nanosekunden messen mit Computer
Handelsübliche Prozessoren haben ja eine Taktung von 1 oder mehr Gigahertz (10^9/s). Ist es dann nicht auch möglich mit diesen genau die Zeit im Nanosekunden (10^-9s) Bereich zu messen? Also gibt es einfach die Möglichkeit, dass mir der Rechner auf die Nanosekunde genau die Zeit angibt? Das wäre ja für ein paar Messungen sehr nützlich (wann genau geht wird ein Signal empfangen - Stichwort Laufzeitberechnung), befürchte nur, dass ich dort ein grundlegendes Problem übersehe und das ganze trotz der Prozessorleistung nicht genau genug ist…
Vielen Dank schon mal falls mir da jemand weiterhelfen kann.
4 Antworten
Es ist schon möglich Sigale auch im Pikosekundenbereich (ps) zu messen. Das Problem ist auch meist nicht die Datenverarbeitung die Probleme macht. Viel mehr ist es extrem komplex einen Sensor (der das Signal vermisst) so schnell zu gestalten. Im übrigen herrscht diese hohe Taktfrequenz natürlich nur innerhalb der CPU (ca. 1cm^2 Fläche). Bei deinen Betrachtungen verwechseltst du auch die Begriffe Auflösung und Genauigkeit. Auflösung wäre in dienem Fall die Taktfrequenz. Die Genauigkeit hängt unmittelbar von Taktquelle der CPU ab. Die ist beim Computer nicht sonderlich genau. Also sind die Taktzeiten nicht immer alle gleich lange. Manche sind schneller, manche langsamer. Das ganze nennt sich Jitter. Wenn du jetzt einen Taktgeber hast, der mit 500ns jittert (also um +/- 500ns genau ist) (was schon ein sehr sehr guter Taktgeber ist) dann brauchst du nicht versuchen damit 1 oder 2 ns aufzulösen. Du wirst zwar ein Ergenis bekommen aber das ist völlig Wertlos und kann irgendwo zwischen + und - 500ns liegen (!). Es gibt natürlich hochgenaue Taktgeber aber die sind sündhaft teuer und werden einfach beim Computer nicht benötigt. Darum werden sie auch nicht verbaut.
Da kannst du zu jedem Hersteller anfragen. Bei den Preisen die die haben kommt da sogar extra ein Vertreter bei dir zu Hause vorbei. Allerdings kostet sowas dann meist mehrere 50.000€ oder beliebig mehr. Mit einem Heimcomputer kann man sowas sowieso nicht machen. Das war mehr eine theoretische Betrachtung. Man kann da nicht einfach einen Baustein austauschen. Um solche Zeiten zu messen zu können braucht es spezielle Betriebssysteme und und und. Wenn du auf Nanosekunden stehst, dann würde ich dir raten mal auf ebay nach "Rubidium Standard" zu suchen. Oftmals gibt es da gebrauchte ("verbrauchte") Frequenzstandards aus GSM-Stationen. Mit denen kann man schon ordentlich was anfangen.
Nein, dass ist mit handelsüblichen Computern nicht möglich. Auch wenn die Taktung des Computers in diesem Bereich liegt, so muss ja für die Messung ein Programm ablaufen und in diesem Programm laufen eben Befehle ab die dann ausgeführt werden müssen. Diese Befehle benötigen aber schon zur Abarbeitung ggf. mehrere Taktzyklen. Außerdem musst du noch zusätzlich die Laufzeit und Reaktionszeit für die Messelektronik berücksichtigen und auch die Laufzeiten von den Computerschnittstellen zum Prozessor auf dem Mainboard spielen eine Rolle. Außerdem ist die Taktfrequenz nicht zu 100% genau was auch entprechende Fehler bewirkt.
Danke schon mal für die Antwort. Da frag ich mich nur jetzt wie die es schaffen, dann in diesem Zeitbereich zu messen. Aber da wirds wahrscheinlich unglaublich kompiliziert und teuer... :(
mhh wenn du wirklich so genaue Stoppuhren haben willst, sowas gibt es nicht (zumindest nicht mit normaler Technologie). Allerdings sind solche Messungen dennoch möglich, da man einfach 1000 Zyklen hintereinander misst und da kommt man schon auf aussagekräftige werte.
Wollte das wie gesagt zur Positionsbestimmung von sich bewegenenden Objekten benutzen. Da kann ich leider nicht mehrfach messen. Danke aber für die Antwort!
Solche Zeitintervalle braucht man nicht wirklich. Außer in der Wissenschaft.
Oder um per Triangulation die Position von etwas genau zu bestimmen...
Danke schon mal für die Erklärung. Leider sind da 500ns zwar nah dran, aber doch viel zu weit weg :(
Du kennst nicht zufällig einen Anbieter von solchen Taktgebern?