Valós idejű rendszer

A valós idejű rendszer (RTS) olyan rendszer , amelynek reagálnia kell a külső eseményekre, a rendszerrel, a környezettel kapcsolatban vagy a környezetre kell hatnia a szükséges időkorlátokon belül. Az Oxford English Dictionary úgy beszél az RTS-ről, mint olyan rendszerről, amelynél fontos az eredmény kézhezvételének időpontja. Más szóval, a rendszer általi információfeldolgozást egy bizonyos véges ideig kell végrehajtani a környezettel való állandó és időszerű interakció fenntartása érdekében [1] . Természetesen a kontrolling rendszer és az általa vezérelt környezet időskálájának meg kell egyeznie [2] .

A valós idő alatt egy valós fizikai órával mérhető mennyiségi jellemzőt kell érteni, ellentétben a logikai idővel , amely csak minőségi jellemzőt határoz meg, az események egymáshoz viszonyított sorrendjével kifejezve. Egy rendszerről azt mondjuk, hogy valós időben működik, ha mennyiségi időbeli jellemzőkre van szükség a rendszer működésének leírásához [2] .

Valós idejű rendszerek jellemzői

A valós idejű rendszerek folyamatai (feladatai) a következő jellemzőkkel és korlátokkal rendelkezhetnek [3] :

• határidő ( eng.  határidő ) - a szolgáltatás kritikus időszaka, bármely munka elvégzésének határideje;
• késleltetés -  a rendszer válaszideje (késleltetési ideje) külső eseményekre ;
• jitter ( eng.  jitter ) - a válaszidő értékek terjedése. Megkülönböztetheti az indítási jittert ( eng.  release jitter ) - a végrehajtásra való készenléttől a feladat tényleges végrehajtásának megkezdéséig tartó időtartamot és a kimeneti jittert ( angol  kimeneti jitter ) - a késleltetést a végrehajtás befejezése után. feladat. A rezgést befolyásolhatják más, egyidejűleg futó feladatok.

Más paraméterek is megjelenhetnek a valós idejű rendszerek modelljében, például az iterációk periódusa és száma (periodikus folyamatoknál), terhelés ( angolul  load ) - a processzor utasításainak száma a legrosszabb esetben [3] .

Az időkorlátok megengedett megsértésétől függően a valós idejű rendszerek feloszthatókhard real-time rendszerek ( eng.  hard real-time ), amelyeknél a jogsértések egyenértékűek a rendszerhibával, éssoft real - time rendszerek , amelyek jellemzőinek megsértése  csak a rendszer minőségének csökkenéséhez vezet [1] . Lásd még: valós idejű számítástechnika . Megfontolhatóak a kemény valós idejű rendszerek is ( eng. firm real-time ), amelyekben a határidők kismértékű megsértése megengedett, de nagyobb megsértés a rendszer katasztrofális meghibásodásához vezethet [4] [5] .  

Megjegyzendő, hogy a kemény valós idő definíciója semmit sem mond a válaszidő abszolút értékéről: ez lehet milliszekundum vagy hét [6] . A lágy valós idejű rendszerekre vonatkozó követelmények csak valószínűségi feltételekkel adhatók meg, például az adott időkereten belül adott válaszok százalékos arányával. Érdekes[ kinek? ] , hogy tervezéskor egyszerűbb előzetes számításokat végezni egy kemény valós idejű rendszerre, mint például egy soft real time rendszerben megkapni az időben elvégzett feladatok arányát, ezért az ilyen rendszerek fejlesztői gyakran használnak eszközöket, ill. kemény valós idejű rendszerek tervezésének technikái [7] .

Valós idejű események

A valós idejű események három kategória egyikébe sorolhatók [1] [8] :

• Az aszinkron események  teljesen előre nem látható események. Például egy telefonközpont-előfizető hívása.
• A szinkron események  előre látható események, amelyek bizonyos rendszerességgel történnek. Például audio- és videokimenet.
• Az izokron események  olyan rendszeres események (egyfajta aszinkron), amelyek egy bizonyos időtartam alatt következnek be. Például egy multimédiás alkalmazásban az audio stream adatainak meg kell érkezniük a videofolyam megfelelő részének megérkezésekor.

Valós idejű rendszerek alkalmazásai

A technológia fejlődésével a valós idejű rendszerek a legkülönfélébb területeken találtak alkalmazást. Az RTS-t különösen széles körben használják az iparban, ideértve a folyamatvezérlő rendszereket, az ipari automatizálási rendszereket, a SCADA -rendszereket, a vizsgáló- és mérőberendezéseket, valamint a robotikát . Az orvosi alkalmazások közé tartozik a tomográfia , a sugárterápiás berendezések és az ágy melletti monitorozás. Az RTS-ek számítógépes perifériákba , telekommunikációs berendezésekbe és háztartási készülékekbe vannak beágyazva, például lézernyomtatókba, szkennerekbe, digitális kamerákba, kábelmodemekbe, útválasztókba, videokonferencia- és internetes telefonrendszerekbe, mobiltelefonokba, mikrohullámú sütőkbe, sztereókba, légkondicionálókba, biztonsági rendszerekbe. A közlekedésben az NRT-ket fedélzeti számítógépekben, forgalomirányító rendszerekben, légiforgalmi irányításban, repüléstechnikában, jegyfoglalási rendszerekben stb. használják. Az NRT-ket katonai felszerelésekben is használják: rakétairányító rendszerek, rakétaelhárító rendszerek, műholdas nyomkövető rendszerek [ 9] .

Példák

Példák valós idejű rendszerekre:

• vegyi reaktor APCS -je;
• az űrhajó fedélzeti vezérlőrendszere;
• ASNI in Nuclear Physics ;
• rendszer audio- és videofolyamok feldolgozására élő adás közben ;
• interaktív számítógépes játék .

Problémák

A valós idejű rendszerek létrehozásakor meg kell oldani a rendszeren belüli események időpontokhoz kötésének , a rendszererőforrások időben történő rögzítésének és felszabadításának , a számítási folyamatok szinkronizálásának, az adatfolyamok pufferelésének stb. problémáit. A valós idejű rendszerek általában speciális berendezések (például időzítők ) és szoftverek (pl. valós idejű operációs rendszerek ) .

Lásd még

• Valós idejű operációs rendszer
• Valós idejű számítástechnika
• Valós idejű adatbázis
• Modern automatizálási technológiák
• Valós idejű óra

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 Labrosse et al, 2007 , p. 536.
2. ↑ 12 Mall , 2006 , p. 2-3.
3. ↑ 1 2 Huss, SA A beágyazott rendszerek tervezési és specifikációs nyelveinek fejlesztése: Válogatott hozzájárulások az FDL'06-ból . - Springer, 2007. -  345. o . — 368 p. — ISBN 9781402061493 .
4. ↑ Laplante, Ovaska, 2011 , pp. 6-7.
5. ↑ Barrett, Pack, 2014 , p. 521.
6. ↑ Labrosse és mtsai, 2007 , p. 539.
7. ↑ Ganssle, Barr, 2003 , p. 251.
8. ↑ Time-Event – ​​áttekintés | ScienceDirect témák . www.sciencedirect.com . Letöltve: 2022. január 17. Az eredetiből archiválva : 2022. január 18.. (határozatlan)
9. ↑ Mall, 2006 , p. 3-8.

Irodalom

• Garichev S. N. , Eremin N. A. Valós idejű vezérléstechnika  : 2 órakor: tankönyv. település egyetemek számára:
  • 1. rész angolul. nyelv. - M.: MIPT, 2013 .- 227 p. : ill. — Bibliográfus. fejezetek végén. - A kiadó fordítása: A menedzsment technológiája valós időben / Sergei N. Garichev, Nikolai A. Eremin. - 300 példány. - ISBN 978-5-7417-0503-2 .
  • 1. rész: - M. : MIPT, 2015. - 196 p. : ill. + pdf verzió . — Bibliográfia: p. 195. - 100 példány. — ISBN 978-5-7417-0563-6 .
  • 2. rész: angolul. nyelv. - M. : MIPT, 2013 .- 167 p. : ill. — Bibliográfus. fejezetek végén. - A kiadvány fordítása: A menedzsment technológiája valós időben / Sergei N. Garichev, Nikolai A. Eremin. - 300 példány. - ISBN 978-5-7417-0505-6 .
  • 2. rész - M. : MIPT, 2015 .- 312 p. : ill. + pdf verzió . — Bibliográfia: p. 311. - 100 példány. - ISBN 978-5-7417-0572-8 .
• Jean J. Labrosse és mtsai. 8. fejezet DSP a beágyazott rendszerekben // Embedded Software. - Newnes, 2007. - 792 p. - ISBN 978-0-7506-8583-2 .
• Jack Gansle és Michael Barr. Beágyazott rendszerek szótár. - CMP Books, 2003. - 293 p. — ISBN 1-57820-120-92.
• Dimosthenis Kyriazis, Theodora Varvarigou, Kleopatra Konstanteli. Valós idejű elérése az elosztott számítástechnikában. - IGI Global, 2011. - 452 p. - ISBN 978-1-60960-827-9 .
• Rajib bevásárlóközpont. Valós idejű rendszerek: elmélet és gyakorlat. - IGI Global, 2006. - 242 p. — ISBN 9788131700693 .
• Phillip A. Laplante, Seppo J. Ovaska. Valós idejű rendszertervezés és -elemzés: Eszközök a gyakorló szakemberek számára. – John Wiley & Sons, 2011. – 560 p. - ISBN 978-0-470-76864-8 .
• Stephen Barrett, Daniel Pak. Beágyazott rendszerek. Alkalmazások tervezése a 68NS12 / HSS12 család mikrokontrollereire C nyelven - DMK-Press, 2014. - 640 p. — ISBN 978-5-457-38723-2 .