realtidsapplikationer

Realtidsapplikationer er computer- eller indlejrede systemer, hvor korrekt funktion ikke alene afhænger af korrekte beregninger eller logik, men også af at bestemte opgaver udføres inden for faste tidsfrister. Systemet skal kunne forudsige og garantere svartider og gennemløbstider under givne ressourcemæssige begrænsninger, hvilket gør timing til et centralt kvalitetskrav.

Real-timeegenskaberne opdeles ofte i hardt realtid, firm realtid og blødt realtid: i hard realtid må alle deadlines overholdes under alle betingelser; i blødt realtid kan nogle deadline-miss forekomme uden katastrofale konsekvenser, men ydeevnen forringes; i firm realtid er miss ikke katastrofalt, men medfører konsekvenser. Timing er deterministisk: lav og forudsigelig latenstid samt lav jitter er centrale mål.

Typiske anvendelser findes i indlejrede styringssystemer, industriel automation, bil- og transportsudstyr, avionik og medicinske enheder. Eksempler er kontrolsløjfer i robotarme, sikkerheds- og pålidelighedskrav i processtyring, eller motorstyring i køretøjer, hvor manglende overholdelse af deadlines kan få alvorlige konsekvenser.

Udvikling af realtidsapplikationer kræver særlige arkitekturer og værktøjer. Real-tidsoperativsystemer (RTOS) og tidsstyringsmekanismer muliggør deterministisk planlægning. Scheduleringsteknikker som Rate Monotonic (RM) og Earliest Deadline First (EDF) bruges til at analysere og sikre overholdelse af deadlines. Kendskab til WCET (worst-case execution time) og responstidsanalyse er afgørende. Kommunikation i realtid kan være tidsudløst eller hændelsesdrevet og omfatter protokoller som CAN, FlexRay, EtherCAT og Time-Sensitive Networking (TSN).

Udvikling og verifikation af realtidsapplikationer kræver omfattende test, simulering og muligvis formel verifikation. Sikkerhed og pålidelighed kræver relevante standarder og certificeringer inden for branchen, fx IEC 61508, ISO 26262 eller DO-178C afhængigt af anvendelsesområde.