3.3. Асинхронные системы (Aperiodic Systems)

Асинхронные системы включают задачи, которые могут поступать в любой момент времени, не имея ни четкого периода, ни минимального интервала между активациями.

Основные характеристики:

• Полностью непредсказуемый характер поступления задач.

• Важно уметь обрабатывать задачи в реальном времени, но без жестких временных гарантий.

• Такие задачи обычно имеют низкий приоритет по сравнению с периодическими и спорадическими задачами.

Пример:

• Обработка пользовательского ввода в операционной системе (нажатия клавиш, движения мыши).

• Реакция на аварийные события (например, срабатывание датчика дыма).

• Обмен данными по сети с непредсказуемым трафиком.

Планирование асинхронных задач

• Часто такие задачи обрабатываются по остаточному принципу, когда процессор не занят более важными задачами.

• Возможны методы фоновой обработки или отложенного выполнения.

Сравнительная таблица

Тип системы	Периодические	Спорадические	Асинхронные
Характер запуска	Через фиксированные интервалы времени	Нерегулярный, но с минимальным интервалом	Полностью случайный
Пример	Управление двигателем, сенсоры	Датчики столкновения, потоковые пакеты	Ввод пользователя, аварийные сигналы
Гарантии времени реакции	Жесткие	Частичные	Обычно нет
Приоритет в системе	Высокий	Средний	Низкий

4. Ограничения жесткого и мягкого реального времени

В системах реального времени задачи должны выполняться в установленные сроки. В зависимости от критичности временных ограничений различают жесткое (Hard Real-Time) и мягкое (Soft Real-Time) реальное время. Рассмотрим их подробно.

4.1. Жесткое реальное время (Hard Real-Time)

Системы жесткого реального времени требуют абсолютного соблюдения дедлайнов. Нарушение временного ограничения может привести к катастрофическим последствиям.

Основные характеристики

• Жесткие временные дедлайны: выполнение задачи после дедлайна бесполезно и недопустимо.

• Детерминированное поведение: система должна гарантированно выполнять задачи в заданные временные интервалы.

• Используются специализированные алгоритмы планирования, обеспечивающие предсказуемость.

Примеры жестких систем реального времени

• Авиационные системы (например, системы управления полетом).

• Автомобильные системы безопасности (подушки безопасности, ABS, ESP).

• Медицинские системы жизнеобеспечения (например, искусственные кардиостимуляторы).

• Ядерные реакторы (контроль и автоматизация ядерных процессов).

Планирование и обработка задач в жестких системах

• Используются алгоритмы с гарантиями дедлайна, например:

  • Rate-Monotonic Scheduling (RMS) – планирование по фиксированным приоритетам.

  • Earliest Deadline First (EDF) – динамическое планирование с приоритетом ближайшего дедлайна.

  • Least Laxity First (LLF) – приоритет задач с наименьшим запасом времени.

• Важны методы анализа планируемости, чтобы убедиться, что все задачи успеют выполниться в заданные дедлайны.