Echtzeitsystem

Zunächst werden zum weiteren Verständnis notwendige Begriffe definiert, anschließend wird auf den Unterschied zwischen harter und weicher Echtzeit eingegangen. Die Anforderungen an ein Echtzeitsystem werden geschildert. Am Beispiel von Funktionalitäten eines Autos wird die Dringlichkeit von Priorisierung vermittelt. In einem Unterkapitel werden die Unterschiede zwischen einem konventionellen und einem Echtzeit Betriebssystem erläutert.

Latenzzeit

ist die Dauer zwischen Aktion (zum Beispiel Tastendruck) und Reaktion (Darstellung des entsprechenden Zeichens auf dem Bildschirm).

maximale Ausführungszeit

eines Programms, ist die Zeit, die das Programm benötigt um Datensätze zu verarbeiten (wird in der Regel als Formel abhängig von angegeben).

Priorität

beschreibt die Dringlichkeit eine Aufgabe abzuarbeiten. Je höher die Priorität desto wichtiger ist die Bearbeitung.

Deadline

definiert den Zeitpunkt zu dem das Programm garantiert ein Ergebnis berechnet haben muß: . Ein Ergebnis nach diesem Zeitpunkt ist unter harten Echtzeitbedingungen unbrauchbar.

Ein Echtzeitsystem mit harten Echtzeitanforderungen garantiert, dass das Ergebnis einer Berechnung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls geliefert wird. Die maximal erlaubte Bearbeitungsdauer für die Berechnung und die Einheit des Zeitintervalls wird von den Anforderungen an die Anwendung definiert.

Um harte Echtzeitbedingungen in einem System gewährleisten zu können, müssen:

• alle Systemkomponenten ihre Aufgabe in einer definierten Zeit garantiert ausgeführt haben. Dies kann bei verschiedenen Komponenten schwierig (Festplatten mit Cache) bis unmöglich (TCP/IP geroutetes Netz) sein.
• die vom Programm benötigten Ressourcen (Speicher, CPU Leistung) bekannt und vorhanden sein.
• die Dauer von Betriebssystemaufrufen bekannt sein.
• die maximale Ausführungszeit des eigenen Programms bekannt sein.

Ist von weichen Echtzeitanforderungen die Rede, so darf ein definierter, geringer Prozentsatz aller Anfragen die Deadline überschreiten. In industriellen Steuerungen ist diese Echtzeit unbrauchbar.

In der Regel sind nicht alle Aufgaben einer Applikation zeitkritisch. Beispielsweise ist es in einem Auto unverzichtbar, dass Sicherheitsfunktionen wie Airbag, ABS, ESP rechtzeitig funktionieren. Unwichtiger ist, dass der elektrische Fensterheber in kritischen Situationen latenzfrei reagiert. Dies geschieht, indem die Sicherheitsfunktionen höher priorisiert werden, als die Komfortfunktionen. Eine Komfortfunktion darf niemals das Abarbeiten einer Sicherheitsfunktion behindern. Würde dies geschehen, wäre von einer Priority Inversion die Rede.