Русская Википедия:Система реального времени

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

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 средойШаблон:Sfn. Естественно, что масштаб времени контролирующей системы и контролируемой ею среды должен совпадатьШаблон:Sfn.

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 характеристикиШаблон:Sfn.

Характеристики систем реального времени

Процессы (задачи) систем реального времени могут иметь следующие характеристики и связанные с ними ограничения[1]:

  • дедлайн (Шаблон:Lang-en) — критический срок обслуживания, предельный срок завершения какой-либо работы;
  • латентность (Шаблон:Lang-en) — время отклика (время задержки) системы на внешние события;
  • джиттер (Шаблон:Lang-en) — разброс значений времени отклика. Можно различить джиттер запуска (Шаблон:Lang-en) — период времени от готовности к исполнению до начала собственно исполнения задачи и джиттер вывода (Шаблон:Lang-en) — 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 (Шаблон:Lang-en) — количество команд процессора в худшем случае[1].

В зависимости от допустимых нарушений временных ограничений системы реального времени можно поделить на Шаблон:Anchorсистемы жёсткого реального времени (Шаблон:Lang-en), для которых нарушения равнозначны отказу системы, и Шаблон:Anchorсистемы мягкого реального времени (Шаблон:Lang-en), нарушения характеристик которых приводят лишь к снижению качества работы системыШаблон:Sfn. См. также: вычисления в реальном времени. Также можно рассматривать твёрдые системы реального времени (Шаблон:Lang-en), в которых допускается небольшое нарушение дедлайнов, но бо́льшее нарушение может привести к катастрофическому отказу системыШаблон:SfnШаблон:Sfn.

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

События реального времени

События реального времени могут относиться к одной из трёх категорийШаблон:Sfn[2]:

  • 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 слеженияШаблон:Sfn.

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 ехникой;
  • 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 системных ресурсов, синхронизации вычислительных процессов, буферизации потоков данных и т. п. Системы реального времени обычно используют специализированное оборудование (например, ARM Cortex-R) и программное обеспечение (например, операционные системы реального времени)Шаблон:Нет АИ.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

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. + pdf-версия. — 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. + pdf-версия. — Библиогр.: с. 311. — 100 экз. — ISBN 978-5-7417-0572-8.
  • Шаблон:Книга
  • Шаблон:Книга
  • Шаблон:Книга
  • Шаблон:Книга
  • Шаблон:Книга
  • Шаблон:Книга

Шаблон:Нет иллюстрации

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ 1,0 1,1 Шаблон:Книга
  2. ↑ Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Система_реального_времени&oldid=10802671