Reaaliaikaiset

Reaaliaikaiset tarkoittaa järjestelmiä tai prosesseja, joissa vasteaika tehtävästä on ennalta määritelty ja puitteitansa noudatetaan tarkasti. Tavoitteena on toimia deterministisesti aikarajojen puitteissa riippumatta ympäristön mahdollisista muutoksista. Reaaliaikaisuus korostaa sekä vasteaikaa että ennustettavuutta, ei pelkästään nopeutta.

Järjestelmät jaetaan yleensä kolmeen luokkaan: hard real-time, soft real-time ja firm real-time. Hard real-time -järjestelmä edellyttää, että kaikki aikarajat toteutuvat joka kerralla; poikkeamat voivat aiheuttaa vakavia seurauksia. Soft real-time sallii ajoittaisia viiveitä, mutta suorituskykyä ja epätyypillisiä viiveitä pyritään minimoimaan. Firm real-time asettaa tiukat, mutta ei välttämättä katastrofaaliset, raja-arvot, joissa liialliset viivästykset voivat johtaa seuraamuksiin, mutta eivät heti vaaranna koko järjestelmää.

Teknisesti reaaliaikaisuutta toteutetaan käyttämällä reaaliaikakäyttöjärjestelmiä (RTOS), determinististä aikataulutusta ja ajastimia sekä prioriteettipohjaista käsittelyä. Tunnettuja aikataulutusmenetelmiä ovat esimerkiksi rate-monotonic ja earliest-deadline-first. Keskeisiä ovat myös keskeytyksen hallinta, resurssien hallinta sekä ennustettava suorituskyky.

Sovellusalueita ovat teollisuusautomaatio, auto-, ilmailu- ja avioniikkateollisuus, robotiikka sekä moninainen lääketieteellinen laitteisto ja talousjärjestelmät. Reaaliaikaisuus on usein elintärkeää turvallisuuden, luotettavuuden ja oikea-aikaisen tiedon tarvitsemisen vuoksi.

Historia ulottuu 1960–1970-luvuille, jolloin Liu ja Layland esittelivät reaaliaikaisen aikataulutusteorian ja menetelmiä. Nykyään reaaliaikaisuus on keskeinen osa monia kriittisiä järjestelmiä, ja kehitys jatkuu muun muassa edge- ja IoT-ratkaisuissa, joissa ajantasaisen vastauksenvaatimus korostuu.