Реальное время
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. При этом 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 , , 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 3932 дня].
См. также
- Операционная система реального времени
- Вычисления в реальном времени
- База данных реального времени
- Часы реального времени
- Современные технологии автоматизации
- Виртуальный пациент
Примечания
- Labrosse, et al, 2007, p. 536.
- Mall, 2006, p. 2—3.
- Huss, S.A. Advances in Design and Specification Languages for Embedded Systems: Selected Contributions from FDL’06. — Springer, 2007. — P. 345. — 368 p. — ISBN 9781402061493.
- Laplante, Ovaska, 2011, pp. 6—7.
- Барретт, Пак, 2014, с. 521.
- Labrosse, et al, 2007, p. 539.
- Ganssle, Barr, 2003, p. 251.
- Time-Event - an overview | ScienceDirect Topics. www.sciencedirect.com. Дата обращения: 17 января 2022. Архивировано 18 января 2022 года.
- Mall, 2006, 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. + 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.
- 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.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Реальное время, Что такое Реальное время? Что означает Реальное время?
Sistema realnogo vremeni SRV sistema kotoraya dolzhna reagirovat na sobytiya vo vneshnej po otnosheniyu k sisteme srede ili vozdejstvovat na sredu v ramkah trebuemyh vremennyh ogranichenij Oksfordskij slovar anglijskogo yazyka govorit ob SRV kak o sisteme dlya kotoroj vazhno vremya polucheniya rezultata Drugimi slovami obrabotka informacii sistemoj dolzhna proizvoditsya za opredelyonnyj konechnyj period vremeni chtoby podderzhivat postoyannoe i svoevremennoe vzaimodejstvie so sredoj Pri etom masshtab vremeni kontroliruyushej sistemy i kontroliruemoj eyu sredy dolzhen sovpadat Pod realnym vremenem ponimaetsya kolichestvennaya harakteristika kotoraya mozhet byt izmerena realnymi fizicheskimi chasami v otlichie ot logicheskogo vremeni opredelyayushego lish kachestvennuyu harakteristiku vyrazhaemuyu otnositelnym poryadkom sledovaniya sobytij Govoryat chto sistema rabotaet v rezhime realnogo vremeni esli dlya opisaniya raboty etoj sistemy trebuyutsya kolichestvennye vremenny e harakteristiki Harakteristiki sistem realnogo vremeniProcessy zadachi sistem realnogo vremeni mogut imet sleduyushie harakteristiki i svyazannye s nimi ogranicheniya dedlajn angl deadline kriticheskij srok obsluzhivaniya predelnyj srok zaversheniya kakoj libo raboty latentnost angl latency vremya otklika vremya zaderzhki sistemy na vneshnie sobytiya dzhitter angl jitter razbros znachenij vremeni otklika Mozhno razlichit dzhitter zapuska angl release jitter period vremeni ot gotovnosti k ispolneniyu do nachala sobstvenno ispolneniya zadachi i dzhitter vyvoda angl output jitter zaderzhka po okonchanii vypolneniya zadachi Dzhitter mozhet voznikat pod vliyaniem drugih odnovremenno ispolnyaemyh zadach V modelyah sistem realnogo vremeni mogut figurirovat i drugie parametry naprimer period i kolichestvo iteracij dlya periodicheskih processov nagruzka angl load kolichestvo komand processora v hudshem sluchae V zavisimosti ot dopustimyh narushenij vremennyh ogranichenij sistemy realnogo vremeni mozhno podelit na sistemy zhyostkogo realnogo vremeni angl hard real time dlya kotoryh narusheniya ravnoznachny otkazu sistemy i sistemy myagkogo realnogo vremeni angl soft real time narusheniya harakteristik kotoryh privodyat lish k snizheniyu kachestva raboty sistemy Sm takzhe vychisleniya v realnom vremeni Takzhe mozhno rassmatrivat tvyordye sistemy realnogo vremeni angl firm real time v kotoryh dopuskaetsya nebolshoe narushenie dedlajnov no bo lshee narushenie mozhet privesti k katastroficheskomu otkazu sistemy Sleduet zametit chto opredelenie zhyostkogo realnogo vremeni nichego ne govorit ob absolyutnom znachenii vremeni otklika eto mogut byt kak millisekundy tak i nedeli Trebovaniya k sistemam myagkogo realnogo vremeni mozhno zadat tolko v veroyatnostnyh terminah naprimer kak procent otklikov vydannyh v ustanovlennye vremenny e ramki Interesno komu chto pri proektirovanii predvaritelnye raschyoty legche vypolnit dlya sistemy zhyostkogo realnogo vremeni chem poluchit naprimer dolyu vypolnyaemyh v srok zadach v sisteme myagkogo realnogo vremeni poetomu razrabotchiki takih sistem chasto polzuyutsya instrumentami i metodikami dlya proektirovaniya sistem zhyostkogo realnogo vremeni Sobytiya realnogo vremeniSobytiya realnogo vremeni mogut otnositsya k odnoj iz tryoh kategorij Asinhronnye sobytiya polnostyu nepredskazuemye sobytiya Naprimer vyzov abonenta telefonnoj stancii Sinhronnye sobytiya predskazuemye sobytiya sluchayushiesya s opredelyonnoj regulyarnostyu Naprimer vyvod audio i video Izohronnye sobytiya regulyarnye sobytiya raznovidnost asinhronnyh sluchayushiesya v techenie intervala vremeni Naprimer v multimedijnom prilozhenii dannye audiopotoka dolzhny prijti za vremya prihoda sootvetstvuyushej chasti potoka video Primenenie sistem realnogo vremeniS razvitiem tehnologij sistemy realnogo vremeni nashli primeneniya v samyh razlichnyh oblastyah Osobenno shiroko SRV primenyayutsya v promyshlennosti vklyuchaya sistemy upravleniya tehnologicheskimi processami sistemy promyshlennoj avtomatiki SCADA sistemy ispytatelnoe i izmeritelnoe oborudovanie robototehniku Primeneniya v medicine vklyuchayut v sebya tomografiyu oborudovanie dlya radioterapii prikrovatnoe monitorirovanie SRV vstroeny v periferijnye ustrojstva kompyuterov telekommunikacionnoe oborudovanie i bytovuyu tehniku takuyu kak lazernye printery skanery cifrovye kamery kabelnye modemy marshrutizatory sistemy dlya videokonferencij i internet telefonii mobilnye telefony mikrovolnovye pechi muzykalnye centry kondicionery sistemy bezopasnosti Na transporte SRV primenyayutsya v bortovyh kompyuterah sistemah regulirovaniya ulichnogo dvizheniya upravlenii vozdushnogo dvizheniya aerokosmicheskoj tehnike sisteme bronirovaniya biletov i t p SRV nahodyat primeneniya i v voennoj tehnike sistemah navedeniya raket protivoraketnyh sistemah sistemah sputnikovogo slezheniya Primery Primery sistem rabotayushih v rezhime realnogo vremeni ASU TP himicheskogo ili yadernogo reaktora ASU teploelektrostanciej bortovye sistemy upravleniya pilotiruemymi ili bespilotnymi letatelnymi apparatami bortovye sistemy upravleniya pilotiruemymi ili bespilotnymi kosmicheskimi apparatami avtomobilyami korablyami sudami torpedami bytovoj tehnikoj ASNI v oblasti yadernoj fiziki sistema obrabotki audio i videopotokov pri translyacii v pryamom efire interaktivnaya kompyuternaya igra ProblemyPri sozdanii sistem realnogo vremeni prihoditsya reshat problemy privyazki vnutrisistemnyh sobytij k momentam vremeni svoevremennogo zahvata i osvobozhdeniya buferizacii potokov dannyh i t p Sistemy realnogo vremeni obychno ispolzuyut specializirovannoe oborudovanie naprimer i programmnoe obespechenie naprimer operacionnye sistemy realnogo vremeni istochnik ne ukazan 3932 dnya Sm takzheOperacionnaya sistema realnogo vremeni Vychisleniya v realnom vremeni Baza dannyh realnogo vremeni Chasy realnogo vremeni Sovremennye tehnologii avtomatizacii Virtualnyj pacientPrimechaniyaLabrosse et al 2007 p 536 Mall 2006 p 2 3 Huss S A Advances in Design and Specification Languages for Embedded Systems Selected Contributions from FDL 06 Springer 2007 P 345 368 p ISBN 9781402061493 Laplante Ovaska 2011 pp 6 7 Barrett Pak 2014 s 521 Labrosse et al 2007 p 539 Ganssle Barr 2003 p 251 Time Event an overview ScienceDirect Topics neopr www sciencedirect com Data obrasheniya 17 yanvarya 2022 Arhivirovano 18 yanvarya 2022 goda Mall 2006 p 3 8 LiteraturaGarichev S N Eryomin N A Tehnologiya upravleniya v rezhime realnogo vremeni v 2 ch ucheb pos dlya vuzov Ch 1 na angl yazyke M MFTI 2013 227 s il Bibliogr v konce glav Perevod izd Technology of Management in Real Time Sergei N Garichev Nikolai A Eremin 300 ekz ISBN 978 5 7417 0503 2 Ch 1 M MFTI 2015 196 s il pdf versiya Bibliogr s 195 100 ekz ISBN 978 5 7417 0563 6 Ch 2 na angl yazyke M MFTI 2013 167 s il Bibliogr v konce glav Perevod izd Technology of management in Real Time Sergei N Garichev Nikolai A Eremin 300 ekz ISBN 978 5 7417 0505 6 Ch 2 M MFTI 2015 312 s il pdf versiya Bibliogr s 311 100 ekz 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 amp Sons 2011 560 p ISBN 978 0 470 76864 8 Stiven Barret Daniel Pak Vstraivaemye sistemy Proektirovanie prilozhenij na mikrokontrollerah semejstva 68NS12 NSS12 s primeneniem yazyka S DMK Press 2014 640 p ISBN 978 5 457 38723 2
