ГЛАВА 1. СОФТУЕР ЗА РАБОТА В РЕАЛНО ВРЕМЕ

1.1. Управляващи системи за работа в реално време

1.1.1. Работа в реално време

Основната характеристика на системите за работа в реално време е операционният режим в реално време, който се дефинира по следния начин:

Функциониране в реално време: Операционен режим на компютър-на система, в която програмите за обработка на данните, пристигащи отвън, са в постоянна готовност, така че резултатите от работата им да са налице в предварително определен период от време. Моментите на постъпване на данните могат да бъдат случайно разпределени или да бъдат определени предварително в зависимост от различни приложения.

Това е следователно задачата на цифровите компютри, работещи в този операционен режим да изпълняват програми, които са свързани с външни процеси. Програмната обработка трябва да бъде временно синхронизирана по време със събития, които стават във външни процеси и трябва да върви в крак с тях. Следователно системите за работа в реално време винаги трябва да се разглеждат, като вградени в по-голяма среда и съответно се наричат също вградени (embeded) системи.

Общата идея за работа в реално време може да бъде илюстрирана с примери от всекидневния живот.

* Шофьор, който кара кола в град, трябва постоянно да наблюдава средата, състояща се от улици, светофари, други превозни средства, пешеходци, животни и т.н. и трябва постоянно да бъде готов да реагира достатъчно бързо, за да избегне произшествие. Шофьорът обработва основно данни, пристигащи от неговата околна среда случайно, и отговаря в период от време, определен от скоростта на колата и съответната позиция на другите обекти в средата. Ако шофьорът сгреши, ще се случи катастрофа.

* Домакиня, изпълняваща всекидневните си задължения, трябва да наблюдава пералнята машина, да приготвя храната за вечеря и да се грижи за децата. Сигналите, пристигащи от нейната среда, я карат да превключва от една задача на друга и да отговаря със скорост, определена от типа на сигнала. В случай на опасност, когато е застрашено дете, тя трябва да реагира веднага.

* Управляващата система на телефонна централа непрекъснато упражнява контрол върху състоянието на техническите процеси, изпълняващи се в централата и отговаря с управляващи сигнали, изменящи някои от параметрите на процесите. Времето за отговор е строго ограничено, тъй като процесите се изпълняват непрекъснато и не могат временно да бъдат подтиснати. Ако управляващите сигнали не дойдат на време, може да се стигне до неизграждане на връзка или до неправилно изградена връзка, или дори до аварийна ситуация.

Последният пример е взет от областта на техниката, но е лесно да се забележи, че управляващата система на централата е точно в същата позиция, като шофьора или домакинята: тя трябва да осмисли средата, да обработи заявките и да отговори. Съществени са прецизността на отгово-ра и времевите ограничения. За да се разшири тази концепция, ще разгледамe други два примера.

* В система за резервиране на билети за полети на авиолинии средата се състои от клиентите, които изискват резервации за полети. Компютърът, на който се изпълнява системата, трябва да отговаря на заявките на клиентите без да ги кара да чакат повече от определен период от време, който е съобразен с тяхното търпение. Ако компютърът се забави или повреди, клиентът може да се откаже да купи билет, което означава загуба за съответната компания.

* В банкова система за въвеждане, обработка и разпечатване на резултатите от транзакции, транзакциите се въвеждат чрез банковите чиновници чрез видеодисплейни терминали, следващи случайно разпреде-ление. Времето за отговор трябва да бъде кратко, но разходите от закъснението се увеличават малко с времето за чакане и няма строги времеви ограничения.

Примерите, описани по-горе, включват ограничени във времето компютърни операции. В зависимост от постъпващите от външните процеси заявки, придобиването на данни, изчисленията и съответното време за реакция трябва да бъдат изпълнени на време. Скоростта на процесора не е решаваща за това, важно е времето за реакция да бъде в предварително определени граници на времето. Следователно важна характеристика на системите за работа в реално време е, че тяхната точност зависи не само от резултатите от обработката, но и от времето, за което се доставят тези резултати. Точната синхронизация се определя от средата, която не може да бъде принудена да се съобразява със скоростта на работа на компютъра.

Независимо от общите характеристики, последните два примера се различават значително от другите. Шофьорът, домакинята и управляващата системата на телефонна централа оперират в много строга околна среда. Те трябва винаги да отговарят на време и не могат да прекратят действията си даже и за момент. Банковата система и системата за резервиране на полети работят в по-гъвкави среди. Компютърът трябва да има кратко средно време за отговор, но са допустими и случайни забавяния. Нещо повече в случай на неизправност може да се толерира временно подтискане на действията на системата, като се осигури запазване на данните в базата данни. Разликата е значителна. Това може да бъде изразено чрез отнасянето съответно към строги и нестроги условия за работа в реално време. Последните два примера илюстрират бизнес приложения за работа в реално време с не строги ограничения, където проблемите за интегрирането на данните имат приоритет пред проблемите свързани с времевите ограничения.