Системы реального времени
Сидельников Виктор Викторович,
к.т.н., доцент кафедры АСОИУ
vvs_home@list.ru
2018
1. Определения
Система Реального Времени Любая система, в которой момент времени вывода информации имеет важное значение. Обычно такая значимость определяется тем, что источником входной информации являются физические процессы, протекающие во внешней среде, и реакция системы должна соотноситься с теми же процессами. Временная задержка между моментами ввода и вывода должна быть достаточно мала чтобы обеспечить своевременность реакции системы на внешнее воздействие. (Oxford Dictionary of Computing)
Система называется системой реального времени, если правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся. То есть для событий, происходящих в такой системе, то, КОГДА эти события происходят, так же важно, как логическая корректность самих событий.
Реальное время (программное обеспечение) (IEEE 610.12 – 1990): 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. (Е. Горошко Операционные системы реального времени)
Системы реального времени – это системы, которые предсказуемо (в смысле времени реакции) реагируют на не предсказуемые (по времени появления) внешние события. (Мартин Тиммерман)
1. Характеристики систем реального времени. 2020 v.0.1 |
2 |
2. Пример (встроенные системы): Система
автоматизации климатических испытаний
Задачи, выполняемые системой:
•Управление температурой, давлением, влажностью по заданной программе
•Контроль работоспособности испытательного оборудования
•Диспетчеризация процесса испытаний
1. . Характеристики систем реального времени. 2018 v.0.1 |
3 |
Задача управления температурой
ДТ |
ДТ |
|
ДИСКРЕТНОЙВЫВОД |
ИНФОРМАЦИИ |
АНАЛОГОВОЙВВОД |
ИНФОРМАЦИИ |
ИНТЕРФЕЙС |
|
|
|
|
|
|
||
Испытательная |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
камера |
|
|
|
|
|
|
|
|
Х |
|
|
|
|
|
ДТ |
ДТ |
|
|
|
|
|
|
Т |
Требуемое изменение температуры |
||
Реальный процесс |
|
||
Программа |
|
|
|
испытаний |
|
|
|
|
|
|
t |
1 . Характеристики систем реального времени. |
2018 v.0.1 |
4 |
|
Активизация функций
(периодическая)
Функции : • 1 – измерение;
•2 - вычисление_программного_значения;
•3 - алгоритм_принятия_решения;
•4 - вывод_управляющего_воздействия;
Температура 
t
|
Таймер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача управления |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
t |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
температурой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tp |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Характеристики систем реального времени. |
|
2018 v.0.2 |
5 |
|
||||||||||||||||||||||
Характеристики
•tp - время выполнения (execution time, processing time)
•tr - время реакции системы (response time)
•d - предельно допустимое время завершения (deadline)
•p - период активизации (period)
•wcet - время выполнения в наихудшем случае (worst case execution time)
•l - задержка выполнения процедуры обработки события (latency)
•Jitter - отклонение («дрожание») момента активизации
(lmax – lmin )
1. . Характеристики систем реального времени. 2018 v.0.1 |
6 |
Задача контроля работоспособности испытательного оборудования
Испаритель
Конденсатор
Компрессор
ДД |
К
ЭД
|
|
ВВОД ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ |
|
ИНТЕРФЕЙС |
ВЫВОД ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1. . Характеристики систем реального времени. 2015 v.0.1 |
7 |
|
Активизация функций |
|
|||
|
(асинхронная) |
|
|||
Функции: |
|
|
|
|
|
• |
1 - процедура_обработки_события; |
|
|
|
|
• |
2 - алгоритм принятия решения; |
|
|
|
|
• |
3 - вывод_управляющего_воздействия; |
|
|
|
|
|
Давление |
|
|
|
|
|
Pдоп |
|
|
|
|
|
ДД |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
Задача контроля |
1 |
2 |
3 |
t |
|
|
|
|
||
|
работоспособности |
|
|
|
|
|
|
tp |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
tr |
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
1. . Характеристики систем реального времени. |
2018 v.0.1 |
8 |
||
Задача диспетчеризации
|
Информационный |
|
Управление |
фонд |
Отображени |
|
||
|
е |
|
температурой |
|
|
|
информации |
|
|
|
|
Контроль |
|
Ввод команд Оператор |
работоспособности
1. . Характеристики систем реального времени. 2018 v.0.1 |
9 |
Активизация функций (периодическая, асинхронная)
Таймер 
t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отображение |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
информации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ввод команд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Интерпретация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|||||
• |
1 |
- обработка_данных; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
tp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
• |
2 |
- вывод (экран, печать); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ds |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
• |
3 |
- ввод_команды; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dh |
|
|
|
|||||||||||||||
• |
4 |
- интерпретация_запроса; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
1 . Характеристики систем реального времени. 2018 v.0.1 |
10 |