Realtidsprocesser

Realtidsprocesser syftar på beräkningar där data behandlas så att resultatet färdigställs inom en förutbestämd tidsram. System som använder realtidsprocesser kräver ofta förutsägbar prestanda snarare än hög absolut beräkningshastighet. Vanliga användningsområden inkluderar inbyggda styrsystem i industri, fordon, flyg- och medicinteknik samt realtidsdataanalys i kommunikationsnät.

Nyckelfaktorerna i realtidsprocesser är determinism och tidskritiska krav. Varje uppgift har en känd och bevisad maximal svarstid, vilket kräver kontrollerad avbrottshantering och förutsägbara minnesåtkomster. För att uppnå detta analyseras ofta den största tiden en uppgift kan ta (Worst-Case Execution Time, WCET) och systemets reaktionstid på händelser.

Real­tidsprocesser klassificeras ofta som hård realtid, mjuk realtid eller fast realtid. I hård realtid är missade deadlines oacceptabla och kan få allvarliga följder, till exempel i flygsystem eller autobromsar. Mjuk realtid tillåter vissa deadlinesmissar men medför prestandaförsämringar. Fast realtid används när tidskraven är strikta men inte livsavgörande.

Implementationen sker vanligtvis med ett realtidsoperativsystem (RTOS) eller med en kärna förstärkt för realtid. Viktiga tekniker är schemaläggning baserad på prioritet (till exempel Rate-Monotonic och Earliest-Deadline-First), förutsägbar avbrottshantering samt minnesskydd via MPU/MMU och ibland låsbar cache eller dedikerat minne. Hårdvaran kan erbjuda deterministiska klockor och reserverad minneskapacitet.

Vanliga tillämpningar inkluderar fordonskontrollsystem, industriella styrsystem, medicinteknik, robotik och kommunikationsnoder. Utveckling kräver noggrann tidsanalys, verifiering av tidssäkerhet och ofta följsamhet mot säkerhetsstandarder som ISO 26262 och IEC 61508. Realtidsprocesser betonar tidsprecision och förutsägbarhet framför enbart snabbhet.