Введение к встроенным системам

1.3. 
Работа в режиме реального времени 
Система реального времени- это вычислительная система, которая 
обращает внимание на событие в течение гарантированного времени [13,15]. 
Система реального времени(RVT) — любая вычислительная система, в 
которой важно время генерации выходного эффекта. Например, управление 

---

технологическими процессами, встроенные вычислительные системы, 
торгово-казначейские системы и др. 
Принципиальным отличием информационных систем от систем 
реального времени является интерпретация показателя «вход-выходной 
уровень внимания»: «Правильный ответ поздно — неправильный», 
«Правильный ответ поздно». 
= неправильно»). 
Особенности встроенных систем включают надежность, безопасность и 
гарантированное время безотказной работы. Соблюдение гарантированного 
времени внимания называется производительностью в реальном времени. 
Встроенные вычислительные системы получают информацию об 
управляемом объекте с помощью датчиков. На основе полученной 
информации информационная система производит ответное управляющее 
воздействие и передает управляющий сигнал через средства связи с 
объектом. Интервал времени от получения сигнала от объекта управления до 
передачи управляющего сигнала от встроенной системы называется 
временем внимания. 
Система реального времени не всегда должна быть быстрой. Система 
реального времени должна реагировать на информацию от датчиков, 
генерируя управляющий сигнал в течение гарантированного интервала 
времени. 
В зависимости от степени значимости последствий несоблюдения 
времени внимания обычно РВТ делят на две группы: 
 системы мягкого реального времени; 
 системы жесткого реального времени. 
Системы мягкого реального времени(система мягкого реального 
времени) - захват дан в средних размерах. Эти системы используются при 
организации бизнес-процессов и продаж. 
Надежная система реального времени- несоблюдение временных 
ограничений в системе реального времени будет иметь катастрофические 
последствия для выполнения предполагаемой функции системы. Эти 

---

системы используются в военной и космической промышленности. 
В случае систем жесткого реального времени операция, выполненная 
после заданного интервала времени («наступает крайний срок»), считается 
бесполезной и может в конечном итоге привести к сбою всей системы. 
Система мягкого реального времени допускает временные лаги, и в течение 
выделенного интервала времени для внимания принимаются различные 
меры, например, за счет снижения качества генерируемого ответа (например, 
пропуск кадров в видео). 
В системах жесткого реального времени задержки указываются в 
секундах или миллисекундах, и несоблюдение временных ограничений 
может иметь катастрофические последствия для предполагаемых задач 
системы. 
Как правило, системы жесткого реального времени взаимодействуют с 
низкоуровневыми инструментами. Например, система управления 
двигателем автомобиля работает строго в режиме реального времени, 
поскольку игнорирование сигнала (задержка) может привести к отказу 
двигателя. 
Другими примерами стационарных систем реального времени, которые 
могут быть встроены, являются медицинские системы (электронный 
кардиостимулятор и др.), системы управления воздушными подушками, 
промышленными роботами и системами управления отдельными 
источниками питания. 
Системы строгого реального времени применяются в тех случаях, когда 
требуется строгое соблюдение заданных временных рамок. Обычно такие 
строгие требования применяются в системах, где есть вероятность крупных 
потерь в случае выхода из строя, например, физического ущерба 
окружающей среде и опасности для жизни людей. Известные примеры 
включают управление военными и космическими системами. 
Если необходимо решить более одной задачи, распределение 
системного времени производится с учетом важности решаемой задачи. 
Кроме того, существуют алгоритмы, которые отдают приоритет задачам с 
кратчайшим сроком (Earliest Deadline First). Такие алгоритмы подходят для 

---

систем с загрузкой менее 100%. 
Время ожидания для систем мягкого реального времени указано в 
средних величинах. Примерами этого являются банковские терминалы или 
торговые автоматы. Типичным примером мягких систем реального времени 
является программное обеспечение для планирования полетов коммерческих 
авиакомпаний. Такая система может работать с задержкой в несколько 
секунд. Расчеты в системе управления расписанием ведутся в режиме 
реального времени в противном случае было бы невозможно обеспечить 
коммерческие авиаперевозки. Аудио- или видеосистемы реального времени 
также обычно классифицируются как системы мягкого реального времени. 
Нарушение ограничений реального времени проявляется в потере качества, 
при этом система продолжает работать. 
Важно отметить, что разница между системами жесткого и мягкого 
реального времени не обязательно связана с количеством времени, которое 
требуется для решения проблемы. Если процессор не охладить в течение 15 
минут (жесткое реальное время), компьютер может перегреться. С другой 
стороны, сетевая карта может потерять информацию в буфере, если она не 
будет прочитана за доли секунды, но эта информация может быть передана 
повторно. И пользователь даже не замечает этого подвоха. 
Организация встроенных систем в режиме реального времени является 
одной из основных проблем при их проектировании.