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Sistemi hard e soft in tempo reale

1970
Ingegneri che collaborano a sistemi in tempo reale hard e soft in un ufficio moderno.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

I sistemi in tempo reale vengono classificati come "rigidi" o "morbidi" in base alle conseguenze del mancato rispetto di una scadenza. In un sistema in tempo reale rigido, il mancato rispetto di una scadenza comporta un guasto totale del sistema, come nel caso di un sistema antibloccaggio dei freni (ABS). In un sistema in tempo reale morbido, il mancato rispetto di una scadenza porta a un degrado delle prestazioni, ma non a un guasto catastrofico, come nel caso dello streaming audio-video in diretta.

La distinzione tra sistemi hard real-time e soft real-time è fondamentale per la progettazione e l'analisi di applicazioni critiche in termini di tempo. Un sistema hard real-time deve garantire che le attività critiche completino la loro elaborazione entro le scadenze specificate. La correttezza del sistema dipende non solo dal risultato logico del calcolo, ma anche dal tempo in cui i risultati vengono prodotti. Il mancato rispetto di una scadenza è considerato un guasto catastrofico. Esempi includono controllo di volo sistemi, dispositivi medici come i pacemaker e sistemi di sicurezza automobilistica. L'intero sistema, dall'hardware al sistema operativo e al software applicativo, deve essere progettato per fornire un comportamento temporale deterministico.

Al contrario, un sistema soft real-time può tollerare occasionali mancate scadenze. Sebbene il rispetto delle scadenze sia auspicabile e l'utilità del sistema si degradi in caso di mancato rispetto delle stesse, il sistema non si blocca completamente. Le prestazioni vengono semplicemente ridotte. Lo streaming multimediale in diretta ne è un classico esempio: la perdita di un fotogramma o un momento di jitter audio sono indesiderabili, ma non causano il blocco dell'intero sistema. Altri esempi includono i sistemi di transazione online e i router di rete. La progettazione dei sistemi soft real-time si concentra spesso su garanzie statistiche o prestazioni medie, piuttosto che sulle rigide garanzie nel caso peggiore richieste per i sistemi hard real-time. Una terza categoria, il "real-time rigido", viene talvolta utilizzata per descrivere sistemi in cui il mancato rispetto di una scadenza rende il risultato inutilizzabile, ma non causa un guasto del sistema.

UNESCO Nomenclature: 1203
- Informatica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • sviluppo dei computer digitali
  • presto controllo di processo sistemi nella produzione
  • concetti di sistemi operativi time-sharing
  • logica formale e teoria della computabilità

Applicazioni

  • automotive anti-lock braking systems (abs)
  • fly-by-wire avionics
  • pacemaker
  • controllo dei processi industriali
  • live video streaming codecs

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • qualità del servizio adattiva (QoS) per servizi di streaming basata sulla congestione della rete
  • sistemi di guida autonoma fail-operational che possono degradarsi con grazia
  • rete intelligente energy distribution systems that prioritize critical loads during high demand
  • feedback tattile adatto alla realtà virtuale con tempi di risposta garantiti
  • sistemi di rilevamento delle frodi finanziarie in tempo reale che possono ritardare le transazioni non critiche
  • allocazione dinamica delle risorse nel cloud computing per carichi di lavoro sensibili al fattore tempo
  • sistemi di chirurgia robotica con monitoraggio soft in tempo reale e cicli di controllo hard in tempo reale
  • sistemi intelligenti di gestione del traffico che regolano i tempi dei segnali in base al flusso in tempo reale ma possono tollerare piccoli ritardi
  • realtà aumentata overlays for manufacturing that can tolerate occasional rendering lag
  • sistemi di manutenzione predittiva che possono perdere una scadenza di analisi dei dati senza causare guasti alle apparecchiature
Argomenti correlati: hard real-time, soft real-time, scadenza, determinismo, RTOS, sistemi embedded, sistemi critici, vincoli temporali, guasto del sistema, degrado delle prestazioni.

Contesto storico

Sistemi hard e soft in tempo reale

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1967
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1970-01-01
1975-06-01
1980
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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