Системы реального времени

времени
Сидельников
Виктор Викторович,
к.т.н., доцент кафедры АСОИУ
АСОИУ - 2002

Any system in which the time at which output is

produced is significant. This is usually because the input corresponds to some movement in the physical world, and the output has to relate to the same movement. The lag from input time to output time must be sufficiently small for acceptable timeliness”
(Oxford Dictionary of Computing)

Особенности систем реального времени

автоматизации климатических испытаний
Функции системы:
Управление температурой, давлением, влажностью по заданной программе
Контроль работоспособности

испытательного оборудования
Диспетчеризация процесса испытаний

температурой (I)
Испытательная
камера
Х
Н

ИНТЕРФЕЙС



ВВОД АНАЛОГОВОЙ
ИНФОРМАЦИИ
ВЫВОД ДИСКРЕТНОЙ
ИНФОРМАЦИИ
ДТ
ДТ
ДТ

t

Требуемое изменение температуры
Реальный процесс
Программа
испытаний
ДТ

(I)
Таймер
Задача управления
температурой
1
2
3
4
t
tp = tr

p
.
d
t
Температура

t

1 - измерение;
2 - вычисление_программного_значения;
3

- алгоритм_принятия_решения;
4 - вывод_управляющего_воздействия;

процесса (I)
tp - время выполнения (execution time, processing time)
tr

- время реакции системы (response time; в данном случае tp=tr )
d - предельно допустимое время завершения (deadline)
p - период активизации (period)
wcet - время выполнения в наихудшем случае (worst case execution time)

работоспособности испытательного оборудования (II)










К
ЭД



Испаритель

Компрессор

ИНТЕРФЕЙС



ВВОД ДИСКРЕТНОЙ
ИНФОРМАЦИИ
ВЫВОД ДИСКРЕТНОЙ
ИНФОРМАЦИИ
ДД
Конденсатор

(II)
Давление
Задача контроля
работоспособности
tp
l
1
2
t
t
d

Pдоп
ДД

1 - процедура_обработки_события;
2 - алгоритм принятия решения;
3 -

вывод_управляющего_воздействия;

3

tr

процесса (II)
l - задержка выполнения процедуры обработки события (latency)
tp

- время выполнения (execution time, processing time)
tr - время реакции системы (response time tp + l)
d - предельно допустимое время завершения (deadline)
wcet - время выполнения в наихудшем случае (worst case execution time)

(III)
Управление
температурой

Контроль
работоспособности


Информационный
фонд

вычислительного процесса (III)
1 - обработка_данных;
2 - вывод (экран, печать);
3 -

ввод_команды;
4 - интерпретация_запроса;

3

a

b

времени реакции
Q
ds
t

Q – «Значимость» результатов работы задачи

Контроль работоспособности

Диспетчеризация «а»

(отображение и регистрация)

Управление температурой

Q

d

t

Диспетчеризация «в»
(интерпретация запросов)

d

t

ds

t

Q

Q

A

D

C

B

dh

dh

времени реакции (2)
Жесткое реальное время (hard real-time) - нарушения deadline

приводит к аварийным (возможно - катастрофическим) последствиям и является недопустимым
Мягкое реальное время (soft real-time) - нарушения deadline допускается (если такое событие происходит «не слишком часто» и deadline превышается на «небольшой промежуток времени»
Твердое реальное емя (firm real-time) - определены два значения deadline, первое из которых – ds (меньшее) - рассматривается как soft real-time ограничение, а второе - dh (большее) – как hard real-time

A

- необходимо одновременно решать несколько задач, обслуживающих процесс внешней среды
Задачи

различают
по степени важности, присваивая им различные приоритеты
по способу их активизации во времени – периодические и спорадические (асинхронные)

«а»
Non-real-time and
idle tasks
Контроль
работоспособности
Прерывание
Прерывание
Возврат
Многозадачность СРВ (2)
P = 2
Диспетчеризация
«b»
Прерывание
Возврат
t2
t3
t1
P = 2
P

= 2

P = 3

P = 0

P = 1

P = 1

Возврат

Циклические задачи

Спорадические задачи

СРВ - система, активно взаимодействующая с внешней средой; временной масштаб

процессов обработки информации в СРВ согласуется с временным масштабом процессов, протекающих во внешней среде.
СРВ - многозадачная система; несколько задач выполняются одновременно, обслуживая процессы внешней среды. Различают циклические и спорадические задачи.
Реальное время не означает «быстро», но «своевременно»; каждая задача должна закончится в пределах заданного для нее времени; в этом смысле говорят о «предсказуемости» (predictability) поведения системы

(2)
4. Характеристики задачи реального времени:
длительность выполнения (execution time),

период активизации (period),
допустимое время завершения (deadline),
время выполнения в наихудшем случае (worst case execution time),
приоритет (priority),
время реакции (response time),
задержка выполнения процедуры обработки события (latency)
5. Каждая задача реального времени определяется постоянным набором процедур, повторяющихся в течении времени функционирования системы (от единиц до сотен и тысяч часов)

По строгости требований на выполнения deadline задачи (системы) относят

к классам «жесткого реального времени» (hard real-time), «мягкого реального времени» (soft real-time) и «твердого реального времени» (firm real-time)
7. Наряду с задачами реального времени в системе решаются задачи «нереального времени» (non-real-time system), которым (как правило) определяется более низкий приоритет
8. Повышенные требования к надежности по сравнению с системами «нереального времени»

Особенности СРВ (3)