Was bedeutet Echtzeit?


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Übersicht: Was bedeutet Echtzeit?


Der Begriff Echtzeit bzw. Echtzeitsystem

Ein Echtzeitsystem ist ein System, das ständig anfallende Daten sofort verarbeiten kann, wobei die Daten zufällig oder zu bestimmten Zeitpunkten eintreffen. Da die sofortige Abarbeitung (innerhalb keiner Zeit) nicht möglich ist, begnügt man sich damit, dass die Daten innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne abgearbeitet werden. Man sagt auch, dass zu korrekten Echtzeitsystemen nicht nur die logisch korrekte Abarbeitung sondern auch die Abarbeitung innerhalb eines festgelegten Zeitraums gehört. Ein Echtzeitsystem muss jederzeit unterbrechbar sein, um auf unvorhergesehene Ereignisse unverzüglich reagieren zu können. In diesem Zusammenhang sind weiche und harte Echtzeitanforderungen zu unterscheiden:

Ein Echtzeitsystem erfüllt meistens folgende Aufgaben:


Anwendungsbereiche für Echtzeitsysteme

Für Echtzeitsysteme gibt es haupsächlich folgende Anwendungsbereiche:


Existierende Echtzeitsysteme

Die existierenden Echtzeitsysteme lassen sich im wesentlichen in zwei Kategorien trennen:
  1. Systeme, die auf optimierten Versionen von konventionellen Betriebssystemen aufsetzen.
    Name Beschreibung
    LynxOS Ein kommerzielles Echtzeitbetriebssystem, das viele Eigenschaften eines konventionellen Betriebssystems bietet, wie eine grafische Benutzeroberfläche, Standardnetzwerkunterstützung und eine Menge von Entwicklungswerkzeugen. Befolgt den POSIX- Standard. Verfügt über ein patentiertes Interrupt- Handling, das auch bei vielen Interrupts noch eine schnell Abarbeitung ermöglicht. Unterstützt (wahrscheinlich) z.Z. nur eine zeitliche Auflösung bis 10 Millisekunden.
    INtime Ein kommerzielles Produkt, das versucht WindowsNT mit Echtzeitfähigkeiten auszustatten. Dazu wird der Hardware Abstraction Layer (HAL) modifiziert, damit Versuche die Interrupts auszuschalten oder Uhr zurückzusetzen abgefangen werden können. Soll ähnlich dem Ansatz von RT-Linux (s.u.) sein.
    Real-Time Linux (RT-Linux) Ein Forschungs-OS, das am Institut für Bergbau und Technologie in New Mexiko entwickelt wurde und auf Standard- Linux aufbaut. Es gibt einen kleinen Echtzeit- Kernel, auf dem der normalen Linux- Kernel als total verdrängbaren Task mit niedriger Priorität läuft. Echtzeit- und Nichtechtzeitteile einer Anwendung laufen unter unterschiedlichen Umgebungen. Kommunikation erfolgt über FIFO-Queues und Shared Memory. Echtzeit- Tasks können nicht auf normale Linux Services zurückgreifen.
    Kansas University Real-Time (KURT) Eine Echtzeiterweiterung für den Linux- Kernel, die zum Ziel hat, eine kostengünstige (Hardware wie auch Software) Echtzeitlösung für Programme zu schaffen, denen die weichen Anforderungen nicht genügen und für die die harten Anforderungen nicht unbedingt nötig sind (vor allem Multimedia- Anwendungen). Die zeitliche Auflösungsfähigkeit wird erhöht und der Scheduler erhält zusätzliche Echtzeitmodi. Echtzeitprozesse können alle Services nutzen, die auch anderen Prozessen zur Verfügung stehen.

  2. Systeme, die von Grund auf so geschrieben wurden, dass dabei Vorhersagbarkeit als ein grundlegendes Feature über allem anderen steht.
  3. Name Beschreibung
    Spring Dieses Forschungs-OS, das an der Universität von Massachusetts- Amherst entwickelt wurde, wurde konzipiert die Vorhersagbarkeit zu maximieren. Es wurden nur Services implementiert, die die Vorhersagbarkeitsziele erfüllen konnten. Die einzige Hardware, auf der das System läuft, ist sehr teuer.
    YARTOS Ein experimenteller Echtzeitbetriebssystem- Kernel, der garantierte Antwortzeiten für Tasks zur Verfügung stellt. Es wird zwischen Tasks und Resources unterschieden. Ein Task ist eine Folge von Anweisungen, die Intervallen ausgeführt wird und derren Abarbeitung vor einer definierten Dead-Line enden muss. Während seiner Laufzeit kann ein Task meherere Resources benötigen. Diese kapseln den Zugriff auf gemeinsame Daten. Scheduling erfolgt durch einen 'earliest deadline first' Algorithmus. Dabei werden die Dead-Lines der Tasks immer so angepasst, dass kein gegenseitiger Ausschluss bezüglich der Resourcen entsteht.


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