Realzeitverhalten

Realzeitverhalten bezeichnet die zeitliche Verhaltensweise eines Systems, insbesondere wie schnell und zuverlässig auf Ereignisse reagiert wird. In real-time-Systemen ist es erforderlich, dass bestimmte Aufgaben innerhalb definierter Fristen abgeschlossen werden. Deteminismus und vorhersehbare Latenz sind zentrale Kennzahlen.

Zentrale Konzepte sind Fristen (Deadlines), Worst-Case Execution Time (WCET), Latenz und Jitter. Systeme werden danach bewertet, ob sie die vorgesehenen Fristen gewährleisten können. Hard real-time verlangt, dass kein Fristversäumnis eintritt, während Soft Real-Time Fristen verzögert erfüllen, aber die Qualität beeinträchtigen dürfen. Typische Planungsansätze sind feste Priorität (Rate-Monotonic), dynamisch (Earliest Deadline First) sowie zeitgetriebenes Scheduling.

Realzeitbetriebssysteme unterstützen dieses Verhalten durch deterministische Interrupt-Handling, präemptives Scheduling, hochauflösende Timer und oft Speicher- oder Speicherschutzmechanismen, um deterministische Ausführung zu ermöglichen. Wichtig ist die Vermeidung von Paging oder unvorhergesehenen Speicherzugriffen, da solche Ereignisse Latenzen erhöhen.

Anwendungsbereiche sind Automobiltechnik, Robotik, Industrieautomation, Medizintechnik und Avionik. Die Verifikation erfolgt über Timing-Diagramme, Worst-Case-Analysen, WCET-Schätzung und praxisnahe Tests, um die Planbarkeit des Systems zu belegen.

Herausforderungen ergeben sich vor allem durch Mehrkernarchitekturen, Ressourcenkonkurrenz und Virtualisierung, die konkurrierende Abläufe schwer vorhersehbar machen. Standards wie ISO 26262, DO-178C und IEC 61508 regeln Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit von realzeitfähigen Systemen.