Realtimesystemer

Realtidsystemer er computerdrevne systemer som skal reagere på begivenheder inden for en garanteret tidsfrist. Korrektheden af sådanne systemer afhænger af både funktion og tid, hvilket gør tidsbestemt planlægning og forudsigelighed afgørende.

Kendetegnene omfatter determinisme, forudsigelig respons og pålidelighed. Mange realtidssystemer anvender et realtid-operativt system (RTOS), der yder tidsbaseret planlægning, interrupt-håndtering og synkronisering mellem opgaver.

Real-time kategorier: hard realtid kræver at alle deadlines overholdes; manglende overholdelse kan være katastrofalt. Soft realtid tillader enkelte deadline-afvigelser, hvor ydeevnen dog falder. Firm realtid ligger mellem dem og udviser strengere krav end soft realtid.

Planlægning og timing: Opgaver defineres ved perioder, wcet og deadline. Almindelige algoritmer er Rate-Monotonic Scheduling (RMS) og Earliest Deadline First (EDF). RMS tildeler højeste prioritet til opgaver med kortest periode; EDF vægter kommende deadlines.

Implementering: RTOS’er leverer deterministisk scheduler, præcis tidsmåling, interrupt-håndtering og kommunikation samt ressourcebeskyttelse. Designere analyserer schedulability via Worst-Case Execution Time (WCET) estimation og blokeringstid ved delte ressourcer.

Anvendelser spænder fra flykontrol og bilstyring til industriel automation, medicinsk udstyr og robotteknologi.

Sikkerhed og standarder: Sikkerhedskritiske realtidssystemer følger ofte standarder som ISO 26262 (autonome køretøjer), DO-178C (flyindustri), IEC 61508 (funktionel sikkerhed) og ARINC 653 (flyinfrastruktur). Verifikation og schedulability-dokumentation er centralt.

Udfordringer: stigende kompleksitet, multicore-arkitekturer og energistyring kræver mere avanceret analyse og test.