適用實時系統(tǒng)

適用實時系統(tǒng)計算機學(xué)名詞01簡介實時任務(wù)適用于室內(nèi)服務(wù)機器人的實時物體識別系統(tǒng)需求實時系統(tǒng)的基本特點目錄03050204基本信息所謂“實時”，是表示“及時”，而實時系統(tǒng)(RealTimeSystem)是指系統(tǒng)能及時(或即時)響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。其中實時任務(wù)是隨環(huán)境而改變的，適用實時系統(tǒng)是指適用于某一類環(huán)境或應(yīng)用的實時系統(tǒng)。簡介簡介適用實時系統(tǒng)是指適用于某一類環(huán)境或應(yīng)用的實時系統(tǒng)。設(shè)計適用于實時環(huán)境的操作系統(tǒng)的主要困難是，在實時環(huán)境規(guī)定的時間限額內(nèi)，必須對用戶做出相應(yīng)的響應(yīng)。如果系統(tǒng)不能在規(guī)定的時間限額內(nèi)完成指定的任務(wù)，那么就可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰

；其次實時系統(tǒng)應(yīng)用場景具有不確定性，多變性和適用性。例如自動駕駛系統(tǒng)和火車的訂票系統(tǒng)的適用性是不同的。適用實時系統(tǒng)是實時系統(tǒng)中的一種，是針對解決實際應(yīng)用中關(guān)鍵的問題而設(shè)計的。需求實時信息處理實時控制需求實時控制當(dāng)把計算機用于生產(chǎn)過程的控制，以形成以計算機為中心的控制系統(tǒng)時，系統(tǒng)要求能實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進行及時處理，進而自動地控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，使某些(個)參數(shù)(如溫度、壓力、方位等)能按預(yù)定的規(guī)律變化，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和提高產(chǎn)量。類似地，也可將計算機用于對武器的控制，如火炮的自動控制系統(tǒng)、飛機的自動駕駛系統(tǒng)，以及導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)等。此外，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，已制作出各種類型的芯片，并可將這些芯片嵌入到各種儀器和設(shè)備中，用來對設(shè)備的工作進行實時控制，這就構(gòu)成了所謂的智能儀器和設(shè)備。在這些設(shè)備中也需要配置某種類型的、能進行實時控制的系統(tǒng)。通常把用于進行實時控制的系統(tǒng)稱為實時系統(tǒng)。實時信息處理通常，人們把用于對信息進行實時處理的系統(tǒng)稱為實時信息處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一臺或多臺主機通過通信線路連接到成百上千個遠程終端上，計算機接收從遠程終端上發(fā)來的服務(wù)請求，根據(jù)用戶提出的請求對信息進行檢索和處理，并在很短的時間內(nèi)為用戶做出正確的響應(yīng)。典型的實時信息處理系統(tǒng)有早期的飛機或火車的訂票系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)等。

實時任務(wù)根據(jù)對截止時間的要求來劃分按任務(wù)執(zhí)行時是否呈現(xiàn)周期性來劃分實時任務(wù)按任務(wù)執(zhí)行時是否呈現(xiàn)周期性來劃分(1)周期性實時任務(wù)。外部設(shè)備周期性地發(fā)出激勵信號給計算機，要求它按指定周期循環(huán)執(zhí)行，以便周期性地控制某外部設(shè)備。(2)非周期性實時任務(wù)。外部設(shè)備所發(fā)出的激勵信號并無明顯的周期性，但都必須著一個截止時間(Deadline)。它又可分為開始截止時間(某任務(wù)在某時間以前必須開始執(zhí)行)和完成截止時間(某任務(wù)在某時間以前必須完成)兩部分。根據(jù)對截止時間的要求來劃分(1)硬實時任務(wù)(Hardreal-timeTask)。系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)果。(2)軟實時任務(wù)(Softreal-timeTask)。它也著一個截止時間，但并不嚴(yán)格，若偶爾錯過了任務(wù)的截止時間，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不會太大。實時系統(tǒng)的基本特點時間約束可預(yù)測性可靠性交互作用多任務(wù)類復(fù)雜性010302040506實時系統(tǒng)的基本特點時間約束實時系統(tǒng)的任務(wù)具有一定的時間約束（截止時間）。根據(jù)截止時間，實時系統(tǒng)的實時性分為“硬實時”和“軟實時”。硬實時是指應(yīng)用的時間需求能夠得到完全滿足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如在航空航天、軍事、核工業(yè)等一些關(guān)鍵領(lǐng)域中的應(yīng)用。軟實時是指某些應(yīng)用雖然提出時間需求，但實時任務(wù)偶爾違反這種需求對系統(tǒng)運行及環(huán)境不會造成嚴(yán)重影響，如監(jiān)控系統(tǒng)等和信息采集系統(tǒng)等?？深A(yù)測性可預(yù)測性是指系統(tǒng)能夠?qū)崟r任務(wù)的執(zhí)行時間進行判斷，確定是否能夠滿足任務(wù)的時限要求。由于實時系統(tǒng)對時間約束要求的嚴(yán)格性，使可預(yù)測性成為實時系統(tǒng)的一項重要性能要求。除了要求硬件延遲的可預(yù)測性以外，還要求軟件系統(tǒng)的可預(yù)測性，包括應(yīng)用程序的響應(yīng)時間是可預(yù)測的，即在有限的時間內(nèi)完成必須的工作；以及操作系統(tǒng)的可預(yù)測性，即實時原語、調(diào)度函數(shù)等運行開銷應(yīng)是有界的，以保證應(yīng)用程序執(zhí)行時間的有界性。可靠性大多數(shù)實時系統(tǒng)要求有較高的可靠性。在一些重要的實時應(yīng)用中，任何不可靠因素和計算機的一個微小故障，或某些特定強實時任務(wù)（又叫關(guān)鍵任務(wù)）超過時限，都可能引起難以預(yù)測的嚴(yán)重后果。為此，系統(tǒng)需要采用靜態(tài)分析和保留資源的方法及冗余配置，使系統(tǒng)在最壞情況下都能正常工作或避免損失。可靠性已成為衡量實時系統(tǒng)性能不可缺少的重要指標(biāo)。交互作用實時系統(tǒng)通常運行在一定的環(huán)境下，外部環(huán)境是實時系統(tǒng)不可缺少的一個組成部分。計算機子系統(tǒng)一般是控制系統(tǒng)，它必須在規(guī)定的時間內(nèi)對外部請求做出反應(yīng)。外部物理環(huán)境往往是被控子系統(tǒng)，兩者互相作用構(gòu)成完整的實時系統(tǒng)。大多數(shù)控制子系統(tǒng)必須連續(xù)運轉(zhuǎn)以保證子系統(tǒng)的正常工作或準(zhǔn)備對任何異常行為采取行動。多任務(wù)類在實時系統(tǒng)中，不但包括周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)，還包括非實時任務(wù)。實時任務(wù)要求要滿足時限，而非實時任務(wù)要求要使其響應(yīng)時間盡可能的短。多種類型任務(wù)的混合，使系統(tǒng)的可調(diào)度性分析更加困難。復(fù)雜性任務(wù)的約束包括時間約束、資源約束、執(zhí)行順序約束和性能約束。時間約束是任何實時系統(tǒng)都固有的約束。資源約束是指多個實時任務(wù)共享有限的資源時，必須按照一定的資源訪問控制協(xié)議進行同步，以避免死鎖和高優(yōu)先級任務(wù)被低優(yōu)先級任務(wù)堵塞的時間（即優(yōu)先級倒置時間）不可預(yù)測。執(zhí)行順序約束是指各任務(wù)的啟動和執(zhí)行必須滿足一定的時間和順序約束。例如，在分布式端到端（end-to-end）實時系統(tǒng)很重，同一任務(wù)的各子任務(wù)之間存在前驅(qū)/后驅(qū)約束關(guān)系，需要執(zhí)行同步協(xié)議來管理子任務(wù)的啟動和控制子任務(wù)的執(zhí)行，使它們滿足時間約束和系統(tǒng)可調(diào)度要求。性能約束是指必須滿足如可靠性、可用性、可預(yù)測性、服務(wù)質(zhì)量（QualityofService,QoS）等性能指標(biāo)。適用于室內(nèi)服務(wù)機器人的實時物體識別系統(tǒng)適用于室內(nèi)服務(wù)機器人的實時物體識別系統(tǒng)隨著科技的進步和人口老齡化問題的加劇，服務(wù)機器人得到了國內(nèi)外的普遍和深入研究。物體的操作與搬運是服務(wù)機器人最重要的基礎(chǔ)功能之一，而一個功能完善的物體操作過程的實現(xiàn)離不開準(zhǔn)確、實時的物體檢測與識別。因此，快速、準(zhǔn)確的物體檢測與識別是服務(wù)機器人研究領(lǐng)域非常具有應(yīng)用前景的課題。國際服務(wù)機器人標(biāo)準(zhǔn)測試RoboCup@Home也專門將物體檢測和識別作為了一項挑戰(zhàn)測試。為了能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行手臂規(guī)劃和抓取操作，機器人的物體識別系統(tǒng)不僅需要識別出目標(biāo)物體的標(biāo)識，還需要提供目標(biāo)物體及其附近障礙物的準(zhǔn)確空間位置信息(物體定位)。由于真實環(huán)境復(fù)雜多變，在機器人上實現(xiàn)實時可靠的物體識別系統(tǒng)仍是具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。一般地，根據(jù)處理數(shù)據(jù)的類型不同，機器人的物體識別分為基于二維圖像以及基于深度信息的方法?；诙S圖像的物體識別主要利用圖像的顏色、紋理、局部特征等。物體識別系統(tǒng)總體流程如圖所示，輸入為三維點云和彩色圖像，共分為兩步。第一步實