Sanntidsbehandling

Sanntidsbehandling er en databehandlings- og styringsmetode der data behandles og resultater genereres innen forhåndsdefinerte tidsfrister. Målet er deterministisk svartid, slik at systemet oppfører seg forutsigbart under ulike belastninger. Tidsbegrensningene kan være harde, myke eller nær sanntid, avhengig av konsekvensen av et deadline-brudd.

Harde sanntider krever at oppgaver alltid fullføres innen fristen; myke sanntider tillater enkelte deadline-miss i lavere grad; nær sanntid refererer til forventede, men ikke essensielt strenge, responstider.

Vanlige arkitekturer inkluderer sanntidsoperativsystemer (RTOS), innebygde systemer og tidsstyrte eller hendelsesstyrte planer. Planleggingsstrategier som rate-monotonic (RM) og earliest deadline first (EDF) brukes for å sikre forutsigbar respons og kontrollsløyfer. Det innebærer ofte sykliske eller hendelsesdrevne kontrollsløyfer og behov for deterministiske tidsflater.

Bruksområder omfatter industriell automasjon, robotikk, luftfart, telekommunikasjon, medisinsk utstyr, finansielle handelsplattformer og multimedia. Sanntidsbehandling er sentral der feil responstid kan få sikkerhetsmessige eller økonomiske konsekvenser, og hvor systemets pålitelighet er kritisk.

Utfordringer inkluderer å møte stramme tidsfrister, beregne og verifisere sikre worst-case execution time (WCET), begrense jitter, samt håndtere ressursbegrensninger og parallellitet. Verifikasjon og testing, samt sikkerhetsstandarder, er viktig i utviklingsprosesser for å sikre at krav til sanntid og pålitelighet oppfylles.

Moderne verktøy og teknologier inkluderer sanntids-OS som VxWorks, QNX og FreeRTOS, samt deterministiske nettverk som CAN og Time-Sensitive Networking (TSN). Relevante standarder omfatter IEC 61508 og ISO 26262, samt metoder som modellbasert design og formell verifisering.