Системы мягкого реального времени характеризуются возможностью задержки реакции, что может привести к увеличению стоимости результатов и снижению производительности системы в целом. Примером может служить работа компьютерной сети. Если система не успела обработать очередной принятый пакет, это приведет к остановке на передающей стороне и повторной посылке (в зависимости от протокола). Данные при этом не теряются, но производительность сети снижается.
Авариям и катастрофам
Большим финансовым потерям
Потере актуальности результатов
Если не выполняется обработка критических ситуаций либо она происходит недостаточно быстро, система жёсткого реального времени прерывает операцию и блокирует её, чтобы не пострадала надёжность и готовность остальной части системы. Примерами систем жёсткого реального времени могут быть — системы управления бортового оборудования, системы аварийной защиты, регистраторы аварийных событий.
Основное отличие системам жёсткого и мягкого реального времени можно охарактеризовать так: система жёсткого реального времени никогда не опоздает с реакцией на событие, система мягкого реального времени — не должна опаздывать с реакцией на событие.
Обозначим операционной системой реального времени такую систему, которая может быть использована для построения систем жёсткого реального времени. Это определение выражает отношение к ОСРВ как к объекту, содержащему необходимые инструменты, но также означает, что эти инструменты ещё необходимо правильно использовать.
Большинство программного обеспечения ориентировано на «мягкое» реальное время. Для подобных систем характерно:
- гарантированное время реакции на внешние события (прерывания от оборудования);
- жёсткая подсистема планирования процессов (высокоприоритетные задачи не должны вытесняться низкоприоритетными, за некоторыми исключениями);
- повышенные требования к времени реакции на внешние события или реактивности (задержка вызова обработчика прерывания не более десятков микросекунд, задержка при переключении задач не более сотен микросекунд)
Классическим примером задачи, где требуется ОСРВ, является управление роботом, берущим деталь с ленты конвейера. Деталь движется, и робот имеет лишь маленький промежуток времени, когда он может её взять. Если он опоздает, то деталь уже не будет на нужном участке конвейера, и следовательно, работа не будет сделана, несмотря на то, что робот находится в правильном месте. Если он подготовится раньше, то деталь ещё не успеет подъехать, и он заблокирует ей путь.
Первые машины работали в однопрограммном режиме. В этом режиме все ресурсы вычислительной системы принадлежат одной программе, очереди к ресурсам отсутствуют, поэтому время выполнения программы небольшое. Однако загрузка процессора в таком режиме низкая из-за наличия вынужденных простоев, связанных с необходимостью обращения выполняющейся программы (вычислительного процесса) к внешней памяти. Чтобы загрузить процессор хотя бы какой-нибудь работой, ему поручают выполнение операций ввода/вывода. Поскольку операции ввода/вывода медленные из-за электромеханического характера функционирования периферийных устройств, то эффективность процессора все равно остается низкой.
Рисунок 4- Временные диаграммы работы ОС в однопрограммном и мультипрограммном режимах
Мультипрограммный (многозадачный) режим позволяет резко увеличить загрузку процессора за счет совмещения времени выполнения программы в процессоре и операций ввода/ вывода. Чтобы такое совмещение стало возможным, вычислительную систему снабжают дополнительным оборудованием, на которое возлагается функции по вводу/выводу. Оборудование, предназначенное для управления периферией, называется каналом или процессором ввода-вывода. Центральный процессор выдает в канал (процессор) параметры ввода/вывода, т.е. тип операции (запись или чтение) и адрес периферийного устройства, дальнейшие действия канал производит самостоятельно.
Центральный процессор в этом режиме используется более эффективно, его загрузка приближается к 100%, что значительно повышает производительность вычислительной системы.
