Что такое системы реального времени? Системы жесткого и мягкого реального времени

Системы реального времени

Операционные системы реального времени (ОСРВ) предназначены для обеспечения интерфейса к ресурсам критических по времени систем реального времени. Основной задачей в таких системах является своевременность (timeliness) выполнения обработки данных.

В качестве основного требования к ОСРВ выдвигается требование обеспечения предсказуемости или детерминированности поведения системы в наихудших внешних условиях, что резко отличается от требований к производительности и быстродействию универсальных ОС. Хорошая ОСРВ имеет предсказуемое поведение при всех сценариях системной загрузки (одновременные прерывания и выполнение потоков).

Понятия "реальное время", "работа в реальном масштабе времени", "операционные системы реального времени" известны всем, но толкуются они часто по-разному и спектр этих толкований очень широк. Количество иллюзий и мифов в мире реального времени велико. Например, часто путают такие понятие, как "реальное время" и "скорость". Иногда полагают, что применение операционной системы реального времени автоматически разрешит все проблемы создания надежной предсказуемой системы. Иногда, наоборот, считают, что системы реального времени - занятие для теоретиков, а любую задачу реального времени можно решить, используя популярные операционные системы общего назначения - достаточно быть просто хорошим программистом и знать архитектуру компьютера.

Определение СРВ. Жесткие и мягкие СРВ. Структура СРВ. Операционные системы реального времени (ОСРВ). Отличие ОСРВ от ОС общего назначения. Системы разработки и системы исполнения.

Существует несколько определений систем реального времени (СРВ), большинство из которых противоречат друг другу. Приведем несколько из них, чтобы продемонстрировать различные взгляды на назначение и основные задачи СРВ.

1. Системой реального времени называется система, в которой успешность работы любой программы зависит не только от ее логической правильности, но от времени, за которое она получила результат. Если временные ограничения не удовлетворены, то фиксируется сбой в работе системы. Таким образом, временные ограничения должны быть гарантировано удовлетворены. Это требует от системы быть предсказуемой, т.е. вне зависимости от своего текущего состояния и загруженности выдавать нужный результат за требуемое время. При этом желательно, чтобы система обеспечивала как можно больший процент использования имеющихся ресурсов.

2. Стандарт POSIX 1003.1 определяет СРВ следующим образом: «Реальное время в операционных системах – это способность операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в заданный промежуток времени». А стандарт IEEE 610.12 – 1990 говорит, что реальное время «Относится к системе или режиму работы, в котором вычисления проводятся в течение времени, определяемого внешним процессом, с целью управления или мониторинга внешнего процесса по результатам этих вычислений».

3. Иногда системами реального времени называется системы постоянной готовности (on-line системы), или «интерактивные системы с достаточным временем реакции». Обычно это делают по маркетинговым соображениям. Действительно, если интерактивную программу называют работающей в «реальном времени», то это просто означает, что она успевает обработать запросы от человека, для которого задержка в сотни миллисекунд даже незаметна.

4. В некоторых случаях понятие «система реального времени» отождествляют с понятием «быстрая система». Это не всегда правильно. Время задержки СРВ на событие не так уж важно (оно может достигать нескольких секунд). Главное, чтобы это время было достаточно для рассматриваемого приложения и гарантировано. Очень часто алгоритм с гарантированным временем работы менее эффективен, чем алгоритм, таким действием не обладающий. Например, алгоритм «быстрой» сортировки в среднем работает значительно быстрее других алгоритмов сортировки, но его гарантированная оценка сложности значительно хуже.

5. Во многих сферах приложения СРВ вводят свои понятия «реального времени». Например, процесс цифровой обработки сигнала называют идущим в «реальном времени», если анализ (при вводе) и/или генерация (при выводе) данных может быть проведен за то же время, что и анализ и/или генерация тех же данных без цифровой обработки сигнала. Например, если при обработке аудио данных требуется 2.01 секунд для анализа 2.00 секунд звука, то это не процесс реального времени. Если же требуется 1.99 секунд, то это процесс реального времени.

Дата добавления: 2014-01-07