Системы реального времени. Критически важные для полета системы

Компьютеры на самолетах должны выполнять свои функции в течение короткого времени. Системы управления полетом должны быстро вносить точные настройки, чтобы поддерживать стабильный полет.

Сенсорные комплекты должны обнаруживать и анализировать потенциальные угрозы, пока не стало слишком поздно. Давление в кабине и кислород необходимо регулировать по мере изменения высоты. Все эти действия, а также многие другие на самолетах, должны происходить в реальном времени.

Нильсен определяет систему реального времени как управляемую (с помощью программного или встроенного программного обеспечения) систему, которая выполняет все свои функции процесса в течение заданных ограничений времени. Система реального времени обычно включает в себя набор независимых аппаратных устройств, которые работают на разных скоростях.

Этими устройствами необходимо управлять так, чтобы система в целом не зависела от скорости самого медленного устройства. Хэтли и Пирбхай описывают время как один из наиболее важных аспектов современных систем реального времени. Часто реакция системы должна произойти в течение миллисекунд после определенного входного события, и каждую секунду она должна реагировать на множество таких событий разными способами.

Критически важные для полета системы. Критически важные для полета системы — это те действия самолета, которые должны выполняться без ошибок, чтобы сохранить жизнь и полет. Органы управления полетом самолета, двигатели, шасси и кабина являются примерами критически важных систем в полете.

Сбои в любой из этих систем могут иметь катастрофические последствия. Критически важные для полета системы имеют жесткие требования к производительности и часто имеют резервные копии на случай сбоя.

Федеративные системы. Интегрированные системы — это слабосвязанные распределенные системы, которые часто используются в архитектурах авиационных систем для объединения нескольких процессоров в нескольких подсистемах.

Слабая связь позволяет нескольким подсистемам работать в некоторой степени автономно, но имеет преимущество общих ресурсов других подсистем. Типичная объединенная система самолета может включать в себя центральный компьютер, ИНС, радиолокационную систему и систему управления летательным аппаратом.

ИНС предоставляет радару информацию о текущем положении самолета, которая сообщается пилоту через дисплеи центрального компьютера. Пилот корректирует свой курс с помощью системы управления воздушным судном, которая обновляется ИНС, и цикл повторяется. Эти подсистемы выполняют свои индивидуальные функции, одновременно предоставляя услуги друг другу.

Циклический исполнитель. Циклический исполнительный механизм бортового компьютера позволяет планировать и расставлять приоритеты для всех функций компьютера. Исполнительная программа назначает функции и операции, которые должен выполнять компьютер.

Этим заданиям дается определенное количество времени для выполнения. Если назначение не завершает свою задачу в отведенное ему время, оно удерживается в состоянии ожидания до следующего периода времени.

От начала такта до его конца проходит один такт. Функциям с высоким приоритетом назначаются более быстрые тактовые циклы, тогда как функциям с низким приоритетом назначаются более медленные такты. Например, исполнительной функции с высоким приоритетом может быть назначена скорость 100 циклов в секунду, тогда как некоторым функциям с более низким приоритетом может быть присвоена скорость 5 циклов в секунду для выполнения своих задач.

Иногда для выполнения задачи последнему может потребоваться несколько тактов. Дополнительной особенностью циклических исполнителей является то, что они оснащены прерываниями, которые позволяют системам с более высоким приоритетом переходить к исполнительным заданиям для выполнения задач, назначенных на системном уровне.

Существует несколько типов методологий планирования, которые обеспечивают повышение производительности циклических руководителей. Одним из наиболее известных является монотонный анализ скорости (RMA), который определяет необходимое время для каждой функции и свободные временные интервалы, а затем распределяет время.