А1_Zabolotnikov_9373

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра «Информационные системы»

Реферат № 1

по дисциплине «Системы реального времени»

Тема: Общая характеристика систем реального времени

Дата представления реферата на проверку: 19.02.2023

Студент гр. 9373		Заболотников Максим zabolotnikovmaxim@yandex.ru
Преподаватель		Сидельников В.В.

Санкт-Петербург

2023

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Понятие систем реального времени…………………………………….	3
2.	Особенности СРВ………………………………………………………...	4
3.	Основные временные характеристики СРВ……………………………	6
4.	Периодические, спорадические и асинхронные СРВ………………….	7
5.	Ограничения жёсткого и мягкого реального времени…………………	8
Список использованных источников……………………………………….		9

1. Понятие систем реального времени

Существует несколько различных понятий систем реального времени (здесь и далее – СРВ). Вот некоторые из них:

Системой реального времени называется система, в которой успешность работы любой программы зависит не только от её логической правильности, но и от времени, за которое она получила результат.

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». [1]

Иногда системами реального времени называют системы постоянной готовности (on-line системы), или «интерактивные системы с достаточным временем реакции».

Вообще говоря, СВР – это 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.

Или иначе: 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. [2]

2. Особенности СРВ

У систем реального времени есть некоторые особенности, такие как:

1. СРВ – это программно-аппаратный комплекс, который активно взаимодействует с внешней средой; временной масштаб процессов обработки информации в СРВ согласуется с временным масштабом процессов, протекающих во внешней среде.

2. СРВ – это многозадачная система; несколько задач выполняются одновременно, обслуживая процессы внешней среды.

3. Реальное время означает не «быстро», а «своевременно»; каждая задача должна закончится в пределах заданного для неё времени; в этом смысле говорят о «предсказуемости» (predictability) поведения системы.

4. Главное свойство СРВ – предсказуемость или детерминированность.

5. 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)

- отклонения («дрожание») момента активизации задачи (jitter)

6. Каждая задача реального времени определяется постоянным набором процедур, повторяющихся в течение времени функционирования системы (от единиц до сотен и тысяч часов).

7. По строгости требований на выполнения дедлайна задачи (системы) относят к классам «жесткого реального времени» (hard real-time), «мягкого реального времени» (soft real-time) и «твердого реального времени» (firm real-time).

8. Наряду с задачами реального времени в системе решаются задачи «нереального времени» (non-real-time system), которым, как правило, определяется более низкий приоритет.

9. Повышенные требования к надежности по сравнению с системами «нереального времени». [2]

3. Основные временные характеристики СРВ

Каждой системе реального времени присущи следующие временные характеристики:

1. – время выполнения задачи. Данная характеристика несёт информацию о том, сколько времени должна выполняться задача.

2. – время реакции системы.

3. – предельно допустимое время завершения, оно же – так называемый "deadline". Различают "мягкий" дедлайн – это допустимое превышение времени выполнения, и "жёсткий" дедлайн – критический временной период задержки.

4. – период активизации задач. Данный период характеризуется совокупностью процессов и сигналов, несущих информацию о начале выполнения задачи. Чаще всего эта характеристика используется, когда речь идёт о задачах с определённым уровнем приоритета.

5. – время выполнения в наихудшем случае. Это то пороговое значение времени выполнения задачи, выше которого это самое время выполнения задачи, в теории, не может быть.

6. – отклонение (или "дрожание") момента активизации. Это тот интервал времени, за которое задача должна начать выполняться. Период активизации задачи называют джиттером запуска (от англ. release jitter), т.е. это период времени от готовности к исполнению до начала собственно исполнения задачи.

7. – задержка выполнения процедуры обработки события. [3]

4. Периодические, спорадические и асинхронные СРВ

Периодические СРВ – это системы, задачи в которых переходят в состояние выполнения через строго заданный период и выполняется каждый цикл функционирования в системе. Например, обработка и контроль сигнала. Для такой СРВ требуется четкое и своевременное выполнение каждой периодической задачи. Периодическая задача выполняется в строго отведенное ей время каждый цикл. Запуск периодической задачи может осуществляться несколько раз за цикл в зависимости от количества меток (сколько меток, столько раз можно запускать цикл). Характеризуется жестким крайним сроком исполнения.

Асинхронные СРВ (или также апериодические) – это такие СРВ, где задачи, имеющие минимальный приоритет в системе и выполняющиеся по событию, характеризуются либо крайним сроком исполнения, либо наличием мягкого крайнего срока исполнения. Функционирование осуществляется только в том случае, если периодические задачи не выполняются.

Спорадические СРВ – это апериодические системы, где задачи характеризуются жёстким крайним сроком исполнения. Приоритет устанавливается на уровне периодических задач, имеют непредсказуемый характер. Для обработки выделяется отдельная периодическая задача, которая будет контролировать выполнение. [4]

5. Ограничения жёсткого и мягкого реального времени

Жёсткое реальное время (hard-real time) – нарушения дедлайна приводит к аварийным или катастрофическим последствиям и является недопустимым (например, контроль работоспособности).

Мягкое реальное время (soft-real time) – нарушения дедлайна допускается, если такое событие происходит не слишком часто и дедлайн превышается на небольшой промежуток времени (например, отображение информации).

Твёрдое реальное время (firm-real time) – ограничение, для которого определены два значения дедлайна: (меньшее) – рассматривается как soft-real time ограничение, и (большее) – как hard-real time ограничение (например, управление температурой, ввод команд оператора). [2]

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 временные рамки. Интересно, 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. [3]

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Лекции СРВ.docx.

2. СРВ_01_21_01_Характеристики_СРВ.ppt.

3. Система реального времени. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_реального_времени (дата обращения: 17.02.2023).

4. Задачи СВР. URL: https://studfile.net/preview/474927/ (дата обращения: 17.02.2023).