СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

В настоящее время в различных публикациях, технической документации встречаются слова о поддержке работы системы в режиме реального времени (on-Lin). Но это совершенно не означает, что мы имеем дело с системами реального времени. Зачастую просто смешивают понятие «быстродействие» и «режим реального времени».

Вот принятые, считающиеся каноническими определения.

Система называется системой реального времени, если правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся. То есть для событий, происходящих в такой системе, то, КОГДА эти события происходят, так же важно, как логическая корректность самих событий. Если требования по времени не выполняются, то считается, что произошел отказ системы.

 

Говорят, что система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления. То есть система управления должна собрать данные, произвести их обработку в соответствии с заданными алгоритмами и выдать управляющее воздействие, а исполнительные механизмы должны его отработать за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное решение поставленных перед системой задач.

Из приведенных определений следует несколько интересных выводов.

Во-первых, практически все системы промышленной автоматизации являются системами реального времени.

Во-вторых, принадлежность системы к классу систем реального времени никак не связана с ее быстродействием.

Например, если ваша система предназначена для контроля температуры наружного воздуха, то даже выполняя измерения с периодичностью один раз за полчаса, она будет работать в реальном времени. И о быстродействии здесь вообще нет речи (дать рисунок).

В третьих, интуитивно понятно, что быстродействие RT- системы должно быть тем больше, чем больше скорость протекания процессов на объекте контроля и управления. Система должна успеть отреагировать на событие, произошедшее на объекте, в течение времени, критического для этого события.

Надо дать понятие критического времени. Критическое время – это интервал времени с момента возникновения на объекте некоторого события, после которого ни какое управляющее воздействие не позволит объекту выполнить свои функции, то есть процесс на объекте становится необратимым.

Откуда же берется этот временной порог? Величина критического времени для каждого события определяется объектом и самим событием, и, естественно, может быть разной. Но время реакции системы должно быть предсказано (вычислено) при создании системы. Отсутствие реакции в указанное время считается ошибкой для систем реального времени.

Исходные требования ко времени реакции системы определяются или техническим заданием на систему, или просто логикой ее функционирования.

Например, система прогноза погоды на завтра будет с высокой точностью проводить расчеты, но в течении недели.

Для того чтобы система могла удовлетворить требованиям, предъявляемым к системам реального времени, аппаратные, программные средства и алгоритмы работы системы должны гарантировать заданные временные параметры реакции системы.

Кроме того, система должна успевать реагировать на одновременно происходящие события. Даже если два или больше событий на объекте происходят одновременно, система должна успеть среагировать на каждое из них в течение интервалов времени, критических для этих событий.

Поэтому необходимо, чтобы было гарантировано выполнение требований по времени (естественно система должна обеспечивала высокую степень использования вычислительных ресурсов, чтобы удовлетворять требованиям по времени).

Грамотно разработанные системы реального времени, как правило, имеют уровень безопасности поведения даже для случая, когда вычисления не закончились в необходимый момент, так что если компьютер чуть-чуть не успевает, то это может быть скомпенсировано. То есть, за счет потери качества управления обеспечивается время выполнения объектом поставленной задачи. Реализуется «армейский» принцип –«пусть плохо, но вовремя».

И так. Термин система реального времени не означает, что система дает ответ на воздействие мгновенно - задержка может достигать секунд и более - но означает тот факт, что гарантируется некоторая максимальная возможная величина задержки ответа, что позволяет объекту решать поставленную задачу.

 

Наличие критического времени и отличает RT- системы от других систем.

Ясно одно, что время реакции для таких систем является системной характеристикой. При управлении, например, ракетой требуется реакция в течение нескольких миллисекунд, и такая система относится к классу систем реального времени

Хорошим примером является робот, который должен брать что-либо с ленты конвейера. Объекты на конвейере движутся, и робот имеет некоторый небольшой интервал времени для того, чтобы схватить объект. Если робот опоздает, то объекта уже не будет на месте, и поэтому работа будет неверной, даже если робот переместил захват в правильное положение. В примере с роботом мы имеем настоящий, жесткий режим реального времени, и если робот опоздает, то это приведет к полностью ошибочной операции.

Другой пример - автопилот самолета. Датчики самолета должны постоянно передавать измеренные данные в бортовой компьютер. Если данные измерений теряются, то качество управления самолетом падает, возможно, вместе с самолетом. Или - наружное давление резко падает – самолет попадает в воздушную яму и проваливается на несколько сот метров. Задержка реакции бортового компьютера может привести к сваливанию в штопор.

 

И так, основная задача системы реального времени - получение правильных результатов за определенный крайний срок. Следовательно, эффективность системы зависит от двух составляющих:

· правильности результатов (от логической правильности либо от точности вычислений)

· правильности выбора времени, то есть способности выполнения вычислений за крайние сроки.

Эффективность

DхDt

 

Рассматривают системы жесткого реального времени и мягкого.

Основное отличие между системами жесткого и мягкого реального времени можно выразить так: система жесткого реального времени никогда не опоздает с реакцией на событие, система мягкого реального времени - не должна опаздывать с реакцией на событие.

 

 

ТЕМА 7

АДАПТИВНАЯ МОДЕЛЬ ОПЕРАТОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ