实时系统基础模型
专门设计用于及时且可预测地响应外部事件的计算机系统称为实时系统。阅读本教程以了解实时系统基础模型。但在那之前,让我们先了解一下实时系统的一些基础知识。
什么是实时系统?
能够及时且可预测地响应外部事件的计算机系统称为实时系统。实时系统通常用于各种应用,例如工业自动化、机器人技术、汽车、医疗仪器、科学与工程系统等等。
实时系统以其在一定时间范围内响应输入的能力而闻名。但是,实时系统需要更复杂的系统架构才能正确且安全地工作。
根据响应输入时的时序要求,实时系统分为两种类型,即硬实时系统和软实时系统。
时序要求非常严格的实时系统类型,错过截止时间会导致重大损失,此类系统称为硬实时系统。硬实时系统的一些常见示例包括医疗仪器、汽车和飞行控制系统等。
另一方面,时序要求灵活的实时系统类型,错过截止时间不会造成任何严重损失,此类系统称为软实时系统。软实时系统的一些常见示例包括视频会议系统、媒体系统、公共电信系统等。
实时系统通过传感器和其他外部输入设备接收输入,然后实时处理这些输入信号以产生输出。因此,实时系统是借助各种硬件组件和软件应用程序实现的。
现在,让我们详细了解实时系统基础模型。
实时系统基础模型
实时系统基础模型包含以下三个主要组件:
运行环境
实时系统的运行环境是系统外部的世界,从中接收输入信号。实时系统的运行环境被建模为随时间推移发生的输入事件的集合。
受控系统
实时系统的受控系统通常是一个计算单元,它可以处理从运行环境接收到的输入信号以产生输出信号。它由执行基于输入信号指令的处理的多个硬件和软件组件组成。
反馈系统
实时系统的反馈系统是一个硬件和软件组件系统,允许系统以实时方式响应输入和输出的变化。它由两个主要部分组成:反馈控制器和反馈机制。
反馈机制监控系统输出的变化,并将其与参考信号进行比较。如果采样信号与参考信号之间存在差异,则反馈控制器将采取纠正措施,使输出信号达到其期望水平。
除了上述三个组件之外,实际的实时系统还包含其他几个组件,例如通信系统、性能监控系统、信号调理系统、输入和输出接口等。
这里,通信系统负责实时地在系统内或不同连接的系统之间传输数据。性能监控系统分析和改进系统的性能和效率。信号调理系统负责将物理事件转换为电信号,反之亦然。信号调理系统有两种类型:输入调理系统(用于调理从传感器接收到的电信号)和输出调理系统(用于调理从计算单元接收到的电信号)。
接口需要将信号转换为所需的格式,即模拟到数字和数字到模拟。实时系统中使用了两种类型的接口:输入接口(用于将作为模拟信号的物理事件转换为数字信号)和输出接口(用于将来自系统的数字信号转换为模拟信号)。
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结论
总之,实时系统基础模型包含各种硬件和软件组件,用于及时且可预测地处理从外部事件接收到的信号。如今,实时系统被广泛应用于各种应用,例如自动化、通信、机器人技术、天气预报、科学与工程应用、医疗设备、汽车等等。