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Harte und weiche Echtzeitsysteme

1970
Ingenieure, die in einem modernen Büro an harten und weichen Echtzeitsystemen zusammenarbeiten.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Echtzeitsysteme werden je nach den Folgen des Verpassens einer Frist in „harte“ und „weiche“ Echtzeitsysteme unterteilt. Bei einem harten Echtzeitsystem führt das Verpassen einer Frist zu einem Totalausfall, wie beispielsweise bei einem Antiblockiersystem. Bei einem weichen Echtzeitsystem hingegen führt das Verpassen einer Frist zu Leistungseinbußen, aber nicht zu einem katastrophalen Ausfall, wie etwa bei Live-Audio-Video-Streaming.

Die Unterscheidung zwischen harten und weichen Echtzeitsystemen ist grundlegend für den Entwurf und die Analyse zeitkritischer Anwendungen. Ein hartes Echtzeitsystem muss gewährleisten, dass kritische Aufgaben innerhalb der vorgegebenen Fristen abgeschlossen werden. Die Korrektheit des Systems hängt nicht nur vom logischen Ergebnis der Berechnung ab, sondern auch vom Zeitpunkt der Ergebnisbereitstellung. Das Nichteinhalten einer Frist gilt als katastrophaler Fehler. Beispiele hierfür sind: Flugsteuerung Systeme, medizinische Geräte wie Herzschrittmacher und Fahrzeugsicherheitssysteme. Das gesamte System, von der Hardware über das Betriebssystem bis hin zur Anwendungssoftware, muss so ausgelegt sein, dass es ein deterministisches Zeitverhalten aufweist.

Im Gegensatz dazu kann ein Soft-Realtime-System gelegentliche Fristüberschreitungen tolerieren. Zwar ist die Einhaltung von Fristen wünschenswert, und die Nützlichkeit des Systems nimmt mit jeder Fristüberschreitung ab, doch fällt das System nicht vollständig aus. Die Leistung wird lediglich reduziert. Live-Multimedia-Streaming ist ein klassisches Beispiel: Ein fehlendes Bild oder ein kurzer Audio-Jitter sind zwar unerwünscht, führen aber nicht zum Absturz des gesamten Systems. Weitere Beispiele sind Online-Transaktionssysteme und Netzwerkrouter. Die Entwicklung von Soft-Realtime-Systemen konzentriert sich häufig auf statistische Garantien oder die durchschnittliche Leistung anstatt auf die strengen Worst-Case-Garantien, die für Hard-Realtime-Systeme erforderlich sind. Eine dritte Kategorie, „Firm-Realtime“, wird mitunter verwendet, um Systeme zu beschreiben, bei denen das Verpassen einer Frist das Ergebnis zwar unbrauchbar macht, aber keinen Systemausfall verursacht.

UNESCO Nomenclature: 1203
- Computerwissenschaften

Typ

Abstraktes System

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Entwicklung digitaler Computer
  • früh Prozesskontrolle Systeme in der Fertigung
  • Konzepte von Time-Sharing-Betriebssystemen
  • formale Logik und Berechenbarkeitstheorie

Anwendungen

  • Antiblockiersysteme (ABS) für Kraftfahrzeuge
  • Fly-by-Wire-Avionik
  • Herzschrittmacher
  • industrielle Prozesskontrolle
  • Live-Video-Streaming-Codecs

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • adaptive quality-of-service (qos) for streaming services based on network congestion
  • fail-operational autonomous driving systems that can degrade gracefully
  • intelligentes Stromnetz energy distribution systems that prioritize critical loads during high demand
  • haptic feedback suits for virtual reality with guaranteed response times
  • real-time financial fraud detection systems that can delay non-critical transactions
  • dynamic resource allocation in cloud computing for time-sensitive workloads
  • robotic surgery systems with soft real-time monitoring and hard real-time control loops
  • Intelligente Verkehrsmanagementsysteme, die die Signalzeiten anhand des Echtzeit-Verkehrsflusses anpassen, aber geringfügige Verzögerungen tolerieren können.
  • Augmented Reality overlays for manufacturing that can tolerate occasional rendering lag
  • vorausschauende Wartungssysteme, die eine Datenanalysefrist verpassen können, ohne dass es zu Geräteausfällen kommt
Verwandte Themen: harte Echtzeit, weiche Echtzeit, Deadline, Determinismus, RTOS, eingebettete Systeme, kritische Systeme, Timing-Beschränkungen, Systemausfall, Leistungsverschlechterung.

Historischer Kontext

Harte und weiche Echtzeitsysteme

1970
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1970
1973
1980
1980
1967
1970
1970
1970
1970-01-01
1975-06-01
1980
1980

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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