Interested Article - Система реального времени

Система реального времени (СРВ) — система , которая должна реагировать на события во внешней, по отношению к системе, среде или воздействовать на среду в рамках требуемых временных ограничений. Оксфордский словарь английского языка говорит об СРВ как о системе, для которой важно время получения результата. Другими словами, обработка информации системой должна производиться за определённый конечный период времени, чтобы поддерживать постоянное и своевременное взаимодействие со средой . Естественно, что масштаб времени контролирующей системы и контролируемой ею среды должен совпадать .

Под реальным временем понимается количественная характеристика, которая может быть измерена реальными физическими часами , в отличие от логического времени , определяющего лишь качественную характеристику, выражаемую относительным порядком следования событий. Говорят, что система работает в режиме реального времени , если для описания работы этой системы требуются количественные временны́е характеристики .

Характеристики систем реального времени

Процессы (задачи) систем реального времени могут иметь следующие характеристики и связанные с ними ограничения :

дедлайн ( англ. deadline ) — критический срок обслуживания, предельный срок завершения какой-либо работы;
латентность ( англ. latency ) — время отклика (время задержки) системы на внешние события;
джиттер ( англ. jitter ) — разброс значений времени отклика. Можно различить джиттер запуска ( англ. release jitter ) — период времени от готовности к исполнению до начала собственно исполнения задачи и джиттер вывода ( англ. output jitter ) — задержка по окончании выполнения задачи. Джиттер может возникать под влиянием других одновременно исполняемых задач.

В моделях систем реального времени могут фигурировать и другие параметры, например, период и количество итераций (для периодических процессов), нагрузка ( англ. load ) — количество команд процессора в худшем случае .

В зависимости от допустимых нарушений временных ограничений системы реального времени можно поделить на системы жёсткого реального времени ( англ. hard real-time ), для которых нарушения равнозначны отказу системы, и системы мягкого реального времени ( англ. soft real-time ), нарушения характеристик которых приводят лишь к снижению качества работы системы . См. также: вычисления в реальном времени . Также можно рассматривать твёрдые системы реального времени ( англ. firm real-time ), в которых допускается небольшое нарушение дедлайнов, но бо́льшее нарушение может привести к катастрофическому отказу системы .

Следует заметить, что определение жёсткого реального времени ничего не говорит об абсолютном значении времени отклика: это могут быть как миллисекунды, так и недели . Требования к системам мягкого реального времени можно задать только в вероятностных терминах, например, как процент откликов, выданных в установленные временны́е рамки. Интересно ^{[

кому?

]} , что при проектировании предварительные расчёты легче выполнить для системы жёсткого реального времени, чем получить, например, долю выполняемых в срок задач в системе мягкого реального времени, поэтому разработчики таких систем часто пользуются инструментами и методиками для проектирования систем жёсткого реального времени .

События реального времени

События реального времени могут относиться к одной из трёх категорий :

Асинхронные события — полностью непредсказуемые события. Например, вызов абонента телефонной станции.
Синхронные события — предсказуемые события, случающиеся с определённой регулярностью. Например, вывод аудио и видео.
Изохронные события — регулярные события (разновидность асинхронных), случающиеся в течение интервала времени. Например, в мультимедийном приложении данные аудиопотока должны прийти за время прихода соответствующей части потока видео.

Применение систем реального времени

С развитием технологий системы реального времени нашли применения в самых различных областях. Особенно широко СРВ применяются в промышленности, включая системы управления технологическими процессами, системы промышленной автоматики, SCADA -системы, испытательное и измерительное оборудование, робототехнику . Применения в медицине включают в себя томографию , оборудование для радиотерапии , прикроватное мониторирование. СРВ встроены в периферийные устройства компьютеров, телекоммуникационное оборудование и бытовую технику, такую как лазерные принтеры, сканеры, цифровые камеры, кабельные модемы, маршрутизаторы, системы для видеоконференций и интернет-телефонии, мобильные телефоны, микроволновые печи, музыкальные центры, кондиционеры, системы безопасности. На транспорте СРВ применяются в бортовых компьютерах, системах регулирования уличного движения, управлении воздушного движения, аэрокосмической технике, системе бронирования билетов и т. п. СРВ находят применения и в военной технике: системах наведения ракет, противоракетных системах, системах спутникового слежения .

Примеры

Примеры систем, работающих в режиме реального времени:

АСУ ТП химического или ядерного реактора;
АСУ теплоэлектростанцией;
бортовые системы управления пилотируемыми или беспилотными летательными аппаратами;
бортовые системы управления пилотируемыми или беспилотными космическими аппаратами;
автомобилями, кораблями, судами, торпедами, бытовой техникой;
АСНИ в области ядерной физики ;
система обработки аудио- и видеопотоков при трансляции в прямом эфире ;
интерактивная компьютерная игра .

Проблемы

При создании систем реального времени приходится решать проблемы привязки внутрисистемных событий к моментам времени , своевременного захвата и освобождения , синхронизации вычислительных процессов , буферизации потоков данных и т. п. Системы реального времени обычно используют специализированное оборудование (например, ) и программное обеспечение (например, операционные системы реального времени ) ^{[

источник не указан 3384 дня

]} .

См. также

Примечания

↑ , p. 536.
↑ , p. 2—3.
↑ Huss, S.A. . — Springer, 2007. — P. . — 368 p. — ISBN 9781402061493 .
, pp. 6—7.
, с. 521.
, p. 539.
, p. 251.
(неопр.) . www.sciencedirect.com . Дата обращения: 17 января 2022. 18 января 2022 года.
, p. 3—8.

Литература

Гаричев С. Н. , Ерёмин Н. А. Технология управления в режиме реального времени : в 2 ч.: учеб. пос. для вузов :
- Ч. 1. на англ. языке. — М.: МФТИ, 2013 .— 227 с. : ил. — Библиогр. в конце глав. — Перевод изд.: Technology of Management in Real Time / Sergei N. Garichev, Nikolai А. Eremin. — 300 экз. — ISBN 978-5-7417-0503-2 .
- Ч. 1: — М. : МФТИ, 2015. — 196 с. : ил. + . — Библиогр.: с. 195. — 100 экз. — ISBN 978-5-7417-0563-6 .
- Ч. 2 : на англ. языке. — М. : МФТИ, 2013 .— 167 с. : ил. — Библиогр. в конце глав. — Перевод изд.: Technology of management in Real Time / Sergei N. Garichev, Nikolai А. Eremin. — 300 экз. — ISBN 978-5-7417-0505-6 .
- Ч. 2. — М. : МФТИ, 2015 .— 312 с. : ил. + . — Библиогр.: с. 311. — 100 экз. — ISBN 978-5-7417-0572-8 .
Jean J. Labrosse, et al. Chapter 8. DSP in Embedded Systems // Embedded Software. — Newnes, 2007. — 792 p. — ISBN 978-0-7506-8583-2 .
Jack Ganssle and Michael Barr. Embedded systems dictionary. — CMP Books, 2003. — 293 p. — ISBN 1-57820-120-92.
Dimosthenis Kyriazis, Theodora Varvarigou, Kleopatra Konstanteli. Achieving Real-Time in Distributed Computing. — IGI Global, 2011. — 452 p. — ISBN 978-1-60960-827-9 .
Rajib Mall. Real-Time Systems: Theory and Practice. — IGI Global, 2006. — 242 p. — ISBN 9788131700693 .
Phillip A. Laplante, Seppo J. Ovaska. Real-Time Systems Design and Analysis: Tools for the Practitioner. — John Wiley & Sons, 2011. — 560 p. — ISBN 978-0-470-76864-8 .
Стивен Баррет, Даниэль Пак. Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68НС12 / НСS12 с применением языка С. — ДМК-Пресс, 2014. — 640 p. — ISBN 978-5-457-38723-2 .