即時系統基礎模型


專門設計用於及時且可預測地響應外部事件的計算機系統稱為即時系統。閱讀本教程以瞭解即時系統基礎模型。但在那之前,讓我們先了解一下即時系統的一些基礎知識。

什麼是即時系統?

能夠及時且可預測地響應外部事件的計算機系統稱為即時系統。即時系統通常用於各種應用,例如工業自動化、機器人技術、汽車、醫療儀器、科學與工程系統等等。

即時系統以其在一定時間範圍內響應輸入的能力而聞名。但是,即時系統需要更復雜的系統架構才能正確且安全地工作。

根據響應輸入時的時序要求,即時系統分為兩種型別,即硬即時系統軟即時系統

時序要求非常嚴格的即時系統型別,錯過截止時間會導致重大損失,此類系統稱為硬即時系統。硬即時系統的一些常見示例包括醫療儀器、汽車和飛行控制系統等。

另一方面,時序要求靈活的即時系統型別,錯過截止時間不會造成任何嚴重損失,此類系統稱為軟即時系統。軟即時系統的一些常見示例包括視訊會議系統、媒體系統、公共電信系統等。

即時系統透過感測器和其他外部輸入裝置接收輸入,然後即時處理這些輸入訊號以產生輸出。因此,即時系統是藉助各種硬體元件和軟體應用程式實現的。

現在,讓我們詳細瞭解即時系統基礎模型。

即時系統基礎模型

即時系統基礎模型包含以下三個主要元件:

執行環境

即時系統的執行環境是系統外部的世界,從中接收輸入訊號。即時系統的執行環境被建模為隨時間推移發生的輸入事件的集合。

受控系統

即時系統的受控系統通常是一個計算單元,它可以處理從執行環境接收到的輸入訊號以產生輸出訊號。它由執行基於輸入訊號指令的處理的多個硬體和軟體元件組成。

反饋系統

即時系統的反饋系統是一個硬體和軟體元件系統,允許系統以即時方式響應輸入和輸出的變化。它由兩個主要部分組成:反饋控制器和反饋機制。

反饋機制監控系統輸出的變化,並將其與參考訊號進行比較。如果取樣訊號與參考訊號之間存在差異,則反饋控制器將採取糾正措施,使輸出訊號達到其期望水平。

除了上述三個元件之外,實際的即時系統還包含其他幾個元件,例如通訊系統、效能監控系統、訊號調理系統、輸入和輸出介面等。

這裡,通訊系統負責即時地在系統內或不同連線的系統之間傳輸資料。效能監控系統分析和改進系統的效能和效率。訊號調理系統負責將物理事件轉換為電訊號,反之亦然。訊號調理系統有兩種型別:輸入調理系統(用於調理從感測器接收到的電訊號)和輸出調理系統(用於調理從計算單元接收到的電訊號)。

介面需要將訊號轉換為所需的格式,即模擬到數字和數字到模擬。即時系統中使用了兩種型別的介面:輸入介面(用於將作為模擬訊號的物理事件轉換為數字訊號)和輸出介面(用於將來自系統的數字訊號轉換為模擬訊號)。

結論

總之,即時系統基礎模型包含各種硬體和軟體元件,用於及時且可預測地處理從外部事件接收到的訊號。如今,即時系統被廣泛應用於各種應用,例如自動化、通訊、機器人技術、天氣預報、科學與工程應用、醫療裝置、汽車等等。

更新於: 2023-07-26

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