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什么是实时系统

发布时间:2019-08-10 09:38 来源:未知 编辑:admin

  一个实时系统是指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性,也取决于结果产生的时间,如果系统的时间约束条件得不到满足,将会发生系统出错。

  所谓“实时”,是表示“及时”,而实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调一致的运行。

  实时系统(Real-time system,RTS)的正确性不仅依赖系统计算的逻辑结果,还依赖于产生这个结果的时间。实时系统能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。

  因此实时系统应该在事先定义的时间范围内识别和处理离散事件的能力;系统能够处理和储存控制系统所需要的大量数据。

  强实时系统(Hard Real-Time):在航空航天、军事、核工业等一些关键领域中,应用时间需求应能够得到完全满足,否则就造成如飞机失事等重大地安全事故,造成重大地生命财产损失和生态破坏。

  因此,在这类系统的设计和实现过程中,应采用各种分析、模拟及形式化验证方法对系统进行严格的检验,以保证在各种情况下应用的时间需求和功能需求都能够得到满足。

  弱实时系统(Soft Real-Time):某些应用虽然提出了时间需求,但实时任务偶尔违反这种需求对系统的运行以及环境不会造成严重影响,如视频点播(Video-On-Demand,VOD)系统、信息采集与检索系统就是典型的弱实时系统。

  在VOD系统中,系统只需保证绝大多数情况下视频数据能够及时传输给用户即可,偶尔的数据传输延迟对用户不会造成很大影响,也不会造成像飞机失事一样严重的后果。

  为了精确管理“时间”资源,已达到实时性和与预测性要求,并能够满足是实时系统的新要求,需用实时调度理论对任务进行调度和可调度性分析。任务调度技术包括调度策略和可调度性分析方法,两者是紧密结合的。

  任务调度技术研究的范围包括任务使用系统资源(包括处理机、内存、I/O、网络等资源)的策略和机制,以及提供判断系统性能是否可预测的方法和手段。

  例如,什么时候调度任务运行、在哪运行(当系统为多处理机系统或分布式系统时)、运行多长时间等等;以及判断分析用一定参数描述的实时任务能否被系统正确调度。

  给定一组实时任务和系统资源,确定每个任务何时何地执行的整个过程就是调度。在非实时系统中,调度的主要目的是缩短系统平均响应时间,提高系统资源利用率,或优化某一项指标。

  而实时系统中调度的目的则是要尽可能地保证每个任务满足他们的时间约束,及时对外部请求做出响应。实时调度技术通常有多种划分方法,常用以下两种。

  抢占式调度通常是优先级驱动的调度。每个任务都有优先级,任何时候具有最高优先级且已启动的任务先执行。一个正在执行的任务放弃处理器的条件为:自愿放弃处理器(等待资源或执行完毕);有高优先级任务启动,该高优先级任务将抢占其执行。

  除了共享资源的临界段之外,高优先级任务一旦准备就绪,可在任何时候抢占低优先级任务的执行。抢占式调度的优点是实时性好、反应快,调度算法相对简单,可优先保证高优先级任务的时间约束,其缺点是上下文切换多。

  而非抢占式调度是指不允许任务在执行期间被中断,任务一旦占用处理器就必须执行完毕或自愿放弃。其优点是上下文切换少;缺点是在一般情况下,处理器有效资源利用率低,可调度性不好。

  静态表驱动策略(Static Table-Driven Scheduling)是一种离线调度策略,指在系统运行前根据各任务的时间约束及关联关系,采用某种搜索策略生成一张运行时刻表。这张运行时刻表与列车运行时刻表类似,指明了各任务的起始运行时刻及运行时间。

  运行时刻表一旦生成就不再发生变化了。在系统运行时,调度器只需根据这张时刻表启动相应的任务即可。由于所有调度策略在离线情况下指定,因此调度器的功能被弱化,只具有分派器(Dispatcher)的功能。

  优先级驱动策略指按照任务优先级的高低确定任务的高低确定任务的执行顺序。优先级驱动策略又分为静态优先级调度策略。

  静态优先级调度是指任务的优先级分配好之后,在任务的运行过程中,优先级不会发生改变。静态优先级调度又称为固态优先级调度。动态优先级调度是指任务的优先级可以随着时间或系统状态的变化而发生变化。

  展开全部对于什么是实时系统,POSIX 1003.b 作了这样的定义:指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。而一个由 Donald Gillies 提出的更加为大家接受的定义是:一个实时系统是指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性,也取决于结果产生的时间,如果系统的时间约束条件得不到满足,将会发生系统出错。

  实时系统根据其对于实时性要求的不同,可以分为软实时和硬实时两种类型。硬实时系统指系统要有确保的最坏情况下的服务时间,即对于事件的响应时间的截止期限是无论如何都必须得到满足。比如航天中的宇宙飞船的控制等就是现实中这样的系统。其他的所有有实时特性的系统都可以称之为软实时系统。如果明确地来说,软实时系统就是那些从统计的角度来说,一个任务(在下面的论述中,我们将对任务和进程不作区分)能够得到有确保的处理时间,到达系统的事件也能够在截止期限到来之前得到处理,但违反截止期限并不会带来致命的错误,像实时多媒体系统就是一种软实时系统。

  一个计算机系统为了提供对于实时性的支持,它的操作系统必须对于 CPU 和其他资源进行有效的调度和管理。在多任务实时系统中,资源的调度和管理更加复杂

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