Håller reda på tid har varit en integrerad del av att hjälpa människans civilisation att utvecklas. Det kan hävdas att det största steget som mänskligheten tog var i utvecklingen av jordbruket, så att människor kunde frigöra mer tid för att utveckla sofistikerade kulturer.

Jordbruket var dock i grunden beroende av tidsåtgärder. Grödor är säsongsbetonade och vet när man planterar dem är nyckeln till all trädgårdsodling. Man tror att gamla monument som Stonehenge var utarbetade kalendrar som hjälpte de gamla att identifiera de kortaste och längsta dagarna (solstice).

När den mänskliga civilisationen utvecklades, blev det allt viktigare att berätta allt mer exakt tid. Och identifierande årstidar var en sak men beräkning hur långt in på en dag var en annan.

Timing var oerhört felaktig fram till medeltiden. Folk skulle förlita sig på jämförelser av tid som en tidsreferens, till exempel hur lång tid det tog att gå en mil eller tidpunkten för dagen skulle beräknas från när solen var högst (middagstid).

Lyckligtvis innebar utvecklingen av klockor under mitten av det senaste årtusendet att människor för första gången kunde berätta med viss grad av tidpunkt på dagen. När klockor utvecklades så blev deras noggrannhet och civilisation effektivare, eftersom händelserna kunde synkroniseras mer exakt.

När elektroniska klockor anlände i slutet av förra seklet, ökade noggrannheten ytterligare och ny teknik började utvecklas men det var inte förrän uppkomsten av atomklocka att den moderna världen verkligen tog form.

Atomklockor har möjliggjort teknologier som satelliter, datanät och GPS-spårning, eftersom de är så exakta - inom en sekund varje hundra miljoner år.

Atomklockorna upptäcktes även att vara ännu mer exakta än jordens rotation som varierar, tack vare månens gravitation och extra sekunder måste läggas till längden på en dag - hoppet andra.

Atomklockor innebär att en global tidsskala som är korrekt inom en tusen sekund har utvecklats med namnet UTC - Coordinated Universal Time.

Datornätverk för att kommunicera med varandra från hela världen i perfekt synkronisering till UTC om de använder en NTP tidsserver.

En NTP-server kommer att synkronisera ett helt datornätverk inom några millisekunder av UTC-tiden vilket möjliggör global kommunikation och transaktioner.

Atomklockor utvecklas fortfarande. De senaste strontiumklockorna är lovande noggrannhet inom en sekund varje miljarder år.

Tidsservrar finns i flera former och storlekar. Den primära skillnaden mellan de flesta dedikerade tidsservrar är hur de får en tidskälla.

Vissa tidsservrar använder nationella tid- och frekvensöverföringar som sänds på långvåg medan andra använder GPS-nätverket.

Några tidsservrar är konstruerade för att kunna monteras rack perfekt för det genomsnittliga U-systemet, vilket gör att snittet kan monteras snyggt i ditt befintliga ställ.

Andra tidsservrar är inget annat än små lådor som kan diskreta dolda.

Här är en lista över topptidsserien tillverkare:

Galleon Systems

Elproma

Symmetricom

Meinberg

Time Tools

De NTP-server eller nätverkstidsservern som det ofta kallas är kulminationen av århundraden av horologi och kronologi. Historien att hålla reda på tiden har inte varit så smidig som du kanske tror.

Vilken månad var den ryska oktoberrevolutionen? Jag är säker på att du har gissat att det är en knep fråga, faktiskt om du spåra dagar tillbaka till oktober revolutionen som förändrade formen av Ryssland i 1917 hittar du det började inte till november!

En av de första beslut som bolsjevikerna, som hade vunnit revolutionen, valde att göra var att gå med i resten av världen genom att ta upp den gregorianska kalendern. Ryssland var sist att anta kalendern, som fortfarande är i bruk över hela världen idag.

Denna nya kalender var mer sofistikerad att den juliska kalendern som det mesta av Europa hade använt sedan romerska riket. Tyvärr gav julkalendern inte tillräckligt många springår, och vid sekelskiftet hade det inneburit att årstiderna hade drev, så mycket att när Ryssland äntligen antog kalendern efter onsdagen, 31 januari 1918 följande dag blev torsdag, 14 februari 1918.

Så medan oktoberrevolutionen inträffade i oktober i det gamla systemet, till den nya gregorianska kalendern menade det att det hade ägt rum i november.

Medan resten av Europa antog denna mer exakta kalender tidigare än ryssarna, behövde de fortfarande korrigera säsongsdrift, så i 1752 när Storbritannien bytte system förlorade de elva dagar, vilket enligt den populistiska malaren av tiden Hogarth orsakade rioters att kräva återlämnande av sina förlorade elva dagar.

Detta problem med felaktighet att hålla reda på tiden trodde vara löst i 1950: s när den första atomur utvecklades. Dessa enheter var så exakta att de kunde hålla tid för en miljon år utan att förlora en sekund.

Men det upptäcktes snart att dessa nya kronometrar var faktiskt för exakta - jämfört med jordens rotation i alla fall. Problemet var att medan atomklockor kunde mäta längden på en dag till närmaste millisekund, är en dag aldrig lika lång.

Anledningen till detta är att månens gravitation påverkar jordens rotation som orsakar en wobble. Denna wobble har effekten av att sakta ner och påskynda jordens snurrning. Om ingenting gjordes för att kompensera för detta så skulle tiden såklart av atomklockor (International Atomic Time-TAI) och tiden baserat på jordens rotation som används av bönder, astronomer och dig och jag (Greenwich Meantime-GMT) driva det så småningom Middag skulle bli midnatt (om än i flera årtusenden).

Lösningen har varit att utforma en tidsplan som är baserad på atomtiden men berättar också för denna vridning av jordens rotation. Lösningen kallades UTC (Coordinated Universal Time) och står för jordens variabla rotation genom att ha "språng sekunder" ibland. Det har gått över trettio steg sekunder tillsatt till UTC sedan starten i 1970: s.

UTC är nu en global tidsskala som används över hela världen av datanätverk för att synkronisera också. De flesta datornätverk använder a NTP-server att ta emot och distribuera UTC-tid.

NTP-tidsskalan är baserad på UTC (Coordinated Universal Time), som är en global civil tidskala som bygger på International Atomic Time (TAI) men står för nedgången i jordens snurr genom att intermittent lägga till "språng sekunder".

Detta görs för att säkerställa att UTC hålls i sammandrag med GMT (Greenwich Meantime, ofta kallad UT1). Att misslyckas med att beräkna jordens saktning i sin rotation (och ibland i takt) skulle innebära att UTC skulle falla ur synkronisering med GMT och middag, när solen är traditionellt högsta på himlen skulle drifta. Faktum är att om språng sekunder inte läggs till så kommer det att gå sent på midnatt och vice versa (om än i flera årtusenden).

Inte alla är nöjda med språng sekunder, det finns de som tycker att tillsättning av sekunder för att hålla jordens rotation och UTC inline är inget annat än en fudge. Att inte göra det skulle göra sådana saker som astronomiska observationer omöjliga, eftersom astronomer behöver veta exakt positionering av stjärnkropparna och bönderna är ganska beroende av jordens rotation också.

De NTP klocka representerar tiden på ett helt annat sätt än hur människor uppfattar tiden. Istället för att formatera tid i minuter, timmar, dagar, månader och år använder NTP ett kontinuerligt tal som representerar antalet sekunder som har gått sedan 0h 1 januari 1900. Detta är känt som den primära epoken.

Sekunderna som räknas från prime epoken fortsätter att stiga men sveper runt varje 136 år. Den första omslaget kommer att äga rum i 2036, 136 år sedan prime epoken. För att hantera detta NTP kommer att utnyttja ett heltalsintervall, så när sekunderna återställs till noll representerar heltalet 1 den första eran och negativa heltal representerar eraserna före prime epoken.

Tidsservrar som tar emot sin tid från GPS-systemet mottar faktiskt inte UTC, främst på grund av att GPS-nätverket var i utveckling innan det första stödet andra men de är baserade på TAI. GPS-tiden konverteras dock till UTC av GPS-tidsservern.

Radiosändningen från nationella fysiklaboratorier som MSF, DCF eller WWVB är alla baserade på UTC och så behöver inte tidsservrarna göra någon omvandling.

Atomklockor har funnits sedan 1950: s. De har gett otroligt noggrannhet i tidsåtgång med de flesta moderna atomklockor och förlorar inte en sekund i tid i en miljon år.

Tack vare atomklockor har många tekniker blivit möjliga och har förändrat hur vi lever våra liv. Satellitkommunikation, satellitnavigering, internet shopping och nätverkskommunikation är bara möjliga tack vare atomur.

Atomklockor är grunden för världens globala tidsskala Universal Coordinated Time (UTC) och är hänvisningen att många datanätverk använder som tidskälla för att distribuera bland sina enheter med hjälp av NTP (Network Time Protocol) och en tidsserver.

Atomur är baserade på atomen cesium-133. Detta element har traditionellt använts i atomklockor som sin resonans eller vibrationer under ett visst energitillstånd, eller extremt högt (över 9-miljarder) och kan därför ge höga noggrannhet.

Men nya typer av atomklockor är i horisonten som kommer att skryta ännu mer noggrannhet med nästa generation atomklockor, som varken får eller förlorar en sekund i 200 miljoner år.

Nästa generation av atomklockor lita inte längre på cesiumatomen utan använder element som kvicksilver eller strontium och istället för att använda mikrovågor, såsom cesiumklokkerna, använder de nya klockorna ljus som har högre frekvenser.

Strontiums resonans överstiger också över 430-biljoner, vilket är överlägset överlägsen 9.2-miljardens vibrationer som cesium hanterar.

För närvarande kan atomklockor användas av datorsystem genom att använda antingen en radio eller GPS-klocka eller dedikerad NTP tidsserver. Dessa enheter kan ta emot tidssignalen som överförs av atomur och distribuera dem bland nätverksenheter och datorer.

National Institute for Standards and Technology (NIST) har dock visat en miniatyrklocka som mäter bara 1.5 millimeter på en sida och ca 4 millimeter lång. Den förbrukar mindre än 75 tusendels watt och har en stabilitet på ungefär en del i 10 miljard, vilket motsvarar en klocka som varken skulle vinna eller förlora mer än en sekund i 300-år.

I framtiden kan dessa enheter integreras i datorsystem, som ersätter nuvarande klockchips i realtid, som är notoriskt felaktiga och kan drifta.

Koordinerad universell tid (UTC - från den franska Temps Universel Coordonné) är en internationell tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättar. Atomur är korrekta inom en sekund på flera miljoner år. De är så exakta att International Atomic Time, tiden som återförts av dessa enheter, är ännu mer exakt än jordens rotation.

Jordens rotation är påverkad av månens gravitation och kan därför sakta eller påskynda. Av denna anledning måste International Atomic Time (TAI från French Temps Atomique International) ha "Leap seconds" tillagd för att hålla den i linje med den ursprungliga tidsskalan GMT (Greenwich under tiden) även kallad UT1, som är baserad på soltiden .

Denna nya tidsskala kallad UTC används nu över hela världen så att datanät och kommunikation kan utföras på motsatta sidor av världen.

UTC styrs inte av ett enskilt land eller en förvaltning utan ett samarbete med atomur över hela världen vilket säkerställer politisk neutralitet och tillförd noggrannhet.

UTC överförs på många sätt över hela världen och används av datanät, flygbolag och satelliter för att säkerställa korrekt synkronisering oavsett vilken plats på jorden.

I USA sänder NIST (National Institute of Standards and Technology) UTC från sin atomur i Fort Collins, Colorado. De nationella fysiklaboratorierna i Storbritannien och Tyskland har liknande system i Europa.

Internet är också en annan källa till UTC-tid. Över tusen tidsservrar över nätet kan användas för att ta emot en UTC-tidskälla, även om många inte är tillräckligt exakta för de flesta nätverksbehov.

En annan, säker och mer exakt metod att ta emot UTC är att använda signalerna som överförs av USA: s Global Positioning System. Satelliterna i GPS-nätverket innehåller alla atomklockor som används för att möjliggöra positionering. Dessa klockor sänder den tid som kan tas emot med en GPS-mottagare.

Många dedikerade tidsservrar finns tillgängliga som kan ta emot en UTC-tidskälla från antingen GPS-nätverket eller National Physics Laboratory sändningar (som alla sänds vid 60 kHz longwave).

De flesta tidsservrar använder NTP (Network Time Protocol) för att distribuera och synkronisera datornätverk till UTC-tid.

De flesta har hört talas om atomur, deras noggrannhet och precision är välkända. En ato0mic klocka har potential att hålla tid i flera hundra miljoner år och inte förlora en sekund i drift. Drift är processen där klockor förlorar eller tar tid på grund av felaktigheter i de mekanismer som får dem att fungera.

Mekaniska klockor har till exempel funnits i hundratals år, men även den dyraste och välutvecklade kommer att drifta minst en sekund om dagen. Medan elektroniska klockor är mer exakta kommer de också att drifta ungefär en sekund i veckan.

Atomklockor har ingen jämförelse när det gäller att hålla tid. Eftersom en atomur är baserad på en oscillation av en atom (i de flesta fall cesium 133-atomen) som har en exakt och ändlig resonans (cesium är 9,192,631,770 varje sekund) gör detta dem noggrant inom en miljard sekund (en nanosekund) .

Medan denna typ av noggrannhet är oöverträffad har den gjort möjliga teknologier och innovationer som har förändrat världen. Satellitkommunikation är bara möjlig tack vare atomklockans tid, det är även satellitnavigering. Eftersom ljusets hastighet (och därmed radiovågor) reser vid över 300,000km en sekund kan en otillräcklighet av en sekund se ett navigationssystem vara hundratusentals mil ut.

Noggrann noggrannhet är också nödvändig i många moderna datorapplikationer. Global kommunikation, särskilt finansiella transaktioner, måste göras exakt. I Wall Street eller Londonbörsen kan en sekund se värdet på aktieuppgången eller falla med miljoner. Online-bokning kräver också noggrannhet och perfekt synkronisering bara atomklockor kan ge annars, biljetter kan säljas mer än en gång och kontantmaskiner kan sluta betala ut dina löner två gånger om du hittade en bankomat med en långsam klocka.

Även om detta kanske låter önskvärt för de mer oärliga av oss, tar det inte mycket fantasi att förstå vilka problem en brist på noggrannhet och synkronisering kan orsaka. Av denna anledning har en internationell tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättat utvecklats.

UTC (Samordnad universell tid) är densamma överallt och kan beräkna saktningen av jordens rotation genom att lägga till steg sekunder för att hålla UTC inline med GMT (Greenwich Meantime). Alla datanät som deltar i global kommunikation måste synkroniseras till UTC. Eftersom UTC är baserat på den tid som atomklockor berättar är det det mest exakta tidsskala möjligt. För att ett datanätverk ska ta emot och hålla synkroniserat med UTC behöver det först tillgång till en atomur. Dessa är dyra och stora utrustningar och finns i allmänhet endast i storskaliga fysiklaboratorier.

Lyckligtvis kan tiden som de här klockorna säger fortfarande vara mottagen av a nätverk tidsserver visna genom att använda tid och frekvens långvågsändningar som sänds av nationella fysiklaboratorier eller från GPS-systemet (Global Positioning System). NTP (nätverksprotokoll) kan sedan distribuera denna UTC-tid till nätverket och använda tidssignalen för att hålla alla enheter på nätverket perfekt synkroniserade till UTC.

Utvecklingen av atomur under hela 1900-talet har varit grundläggande för många av de teknologier vi använder varje dag. Utan atomklockor skulle många av innovationerna från det tjugonde århundradet helt enkelt inte existera.

Satellitkommunikation, global positionering, datanät och till och med Internet skulle inte kunna fungera på det sätt som vi är vana vid om det inte var för atomur och deras ultra precision i tidsåtgärder.

Atomur är otroligt korrekta mätinstrument som inte förlorar en sekund i miljoner år. I jämförelse kan digitala klockor förlora en sekund varje vecka och de mest invecklade noggranna mekaniska klockorna förlorar ännu mer tid.

Anledningen till atomvaktens otroliga precision är att den bygger på en oscillation av en enda atom. En oscillation är bara en vibration på en viss energinivå i fallet med de flesta atomklockor är de baserade på resonansen hos cesiumatomen som oscillerar exakt 9,192,631,770 gånger varje sekund.

Många tekniker bygger nu på atomklockor för sin obehindrade noggrannhet. Det globala positeringssystemet är ett utmärkt exempel. GPS-satelliter har alla ombord en atomur och det är denna tidsinformation som används för att utföra positionering. Eftersom GPS-satelliter kommunicerar med radiovågor och de färdas med ljusets hastighet (180,000 miles en sekund i ett vakuum), kan små felaktigheter i tiden göra positionering felaktigt av hundratals miles.

En annan applikation som kräver användning av atomur är i datanät. När datorer pratar med varandra över hela världen är det absolut nödvändigt att de alla använder samma tidkälla. Om de inte gjorde det, skulle tidskänsliga transaktioner som internet shopping, online bokningar, börsen och även skicka ett mail vara nästan omöjligt. E-postmeddelanden skulle komma fram innan de skickades och samma sak på en Internet-shoppingplats kunde säljas till mer än en person.

Av denna anledning har en global tidsplan kallad UTC (Coordinated Universal Time) baserat på den tid som atomklockor berättar utvecklats. UTC levereras till datanät via tidsservrar. De flesta tidsservrar använder NTP (nätverksprotokoll) för att distribuera och synkronisera nätverken.

NTP-tidsservrar kan ta emot UTC-tid från ett antal källor, oftast kan GPS-systemets inbyggda atomklockor användas som en UTC-källa av en tidsserver ansluten till en GPS-antenn.

En annan metod som används ganska vanligt av NTP tidsservers är att utnyttja långvarig radiotransmissionssändning från flera ländernas nationella fysiklaboratorier. Även om det inte är tillgängligt överallt och ganska mottagligt för lokal topografi, ger sändningarna en säker metod för att ta emot tidkälla.

Om ingen av dessa metoder är tillgängliga kan en UTC-tidkälla tas emot från Internet, även om noggrannhet och säkerhet inte garanteras.