Розділ «6. Системи реального часу.»

В автоматизованих системах існують ланки задач, для яких реакція на зміни вхідних даних має бути миттєвою. Як правило, вони пов'язані з контролем і управлінням процесами, що є невід'ємною частиною сучасного життя. Керування прокатними станами, роботами, рухом комбайну, контроль за станом навколишнього середовища, керування космічними станціями, технічними процесами хімічного реактору та багато чого іншого. Наприклад, програма бортового комп'ютера комбайну кожну долю секунди слідкує за змінами показників датчиків і приймає рішення про відповідну реакцію, будь то регулювання вприску пального, або автоматичне блокування колеса. Такі системи називаються системами реального часу (СРЧ).

Система реального часу - це система, що повинна реагувати на впливи навколишнього середовища в рамках часових обмежень, необхідних даному середовищу.

Оксфордский словник англійської мови говорить про СРЧ, як про систему, для якої важливий час одержання результату. Інакше кажучи, обробка інформації системою повинна вироблятися за певний кінцевий період часу, щоб підтримувати постійну і своєчасну взаємодію із середовищем.

Завдання реального часу становлять одну з найскладніших і вкрай важливих галузей застосування в обчислювальній техніці. Ці завдання висувають такі вимоги до апаратного й програмного забезпечення, як надійність, висока

Рис. 73. Веб-сторінки доступу до баз даних продовольчої та сільськогосподарської організації об'єднаних націй

пропускна здатність каналу в розподілених системах, своєчасна реакція на зовнішні події тощо.

Системи реального часу можна поділити на два типи:

- системи жорсткого реального часу (СЖРЧ);

- системи м'якого реального часу (СМРЧ).

Перші відрізняються тим, що порушення часових обмежень означають відмову системи. Якщо обробка даних не вкладається у встановлені часові проміжки, вважається, що ці дані вже нікому не потрібні. У других порушення часових обмежень призводить лише до зниження якості роботи системи, але великі затримки знов-таки здатні привести до нестійкої роботи, або збою системи, тому для систем м'якого реального часу окремо визначається відсоток таких можливих затримок та максимальний час. Більшість програмного забезпечення орієнтовано на системи м'якого реального часу.

Для подібних систем характерно:

- гарантований час реакції на зовнішні події (переривання від обладнання);

- жорстка підсистема планування процесів (високопріорітетні задачі не повинні бути витісненими низькопріоритетними, за деяким виключенням);

- підвищення вимог до часу реакції на зовнішні події чи реактивності (затримка виклику обробника переривання не більш ніж десяток мілісекунд, затримка при перемиканні задач не більш ніж сотні мілісекунд).

Системи реального часу зазвичай використовують спеціалізоване устаткування (наприклад, таймери) і програмне забезпечення (наприклад, Операційні системи реального часу). Це викликано проблемами прив'язки внутрісистемних подій до моментів часу, захвату та реалізації системних ресурсів, паралелізації процесів тощо. Апаратне забезпечення повинно відповідати жорстким вимогам до часових характеристик та гнучкості системи. Операційні системи реального часу виникли для зменшення витрат при розробці систем та для забезпечення повного життєвого циклу програмного забезпечення (створена, компіляції, компоновки, виконання, супровід). Вони також дуже відрізняються від ОС загального призначення як за розмірами так і за структурою.

Операційна система реального часу (ОСРЧ) - система в якій успішність роботи будь-якої програми залежить не тільки від її логічної правильності, але і від часу, за який вона отримала цей результат. Якщо система не може задовольнити часовим обмеженням, повинен бути зафіксований збій в її роботі.

В якості основних відмінностей ОСРЧ від операційних систем загального призначення можна виділити наступні:

- код, що виконується, невеликий за обсягом. Мікроядро системи разом із потрібним модулем повинні не перевищувати об'єму оперативної пам'яті, щоб забезпечити максимальну швидкість дій та виключити посторінкову адресацію;

- здатність виконувати важливі задачі у реальному часі на слабких мікропроцесорах (в порівнянні з сучасними обчислювальними потужностями), наприклад ОС Ерох, Symbian на мобільних телефонах;