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2016年11月第3题
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阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述,回答问题1至问题3。
【说明】
嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术,嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作,随着业务的扩大,需要大量大学毕业生补充到科研生产部门。按照公司规定,大学毕业生必须进行相关基础知识培训,为此,公司经理安排王工对他们进行了长达一个月的培训。

分值(7分

王工在培训中指出:嵌入式系统主要负责对设备的各种传感器进行管理与控制。而航空航天飞行器的电子设备由于对时间具有很强的敏感性,通常由嵌入式实时系统进行管控,请用300字以内文字说明什么是实时系统,实时系统有哪些主要特性。

参考答案

实时系统是指向系统发出指令后,在一个极短的时间内,系统回复结果。实时系统的特性:
(1)时间约束性(及时性)
(2)可预测性
(3)高可靠性
(4)与外部环境的交互作用性
(5)多任务类型
(6)约束的复杂性
(7)具有短暂超载的特点

凯恩解析

实时系统的定义:实时系统是指能够在 特定时间约束内完成指定功能 的计算机系统,它不仅要保证功能正确,还要保证在时间限制下完成。例如,飞行控制系统必须在几毫秒内对姿态变化作出响应,否则飞行器可能失控。实时系统可分为 硬实时系统软实时系统。硬实时系统必须严格满足时间要求(如火箭点火控制),任何延迟都不可接受;软实时系统允许偶尔违反时间约束(如多媒体播放),但总体性能需可接受。

实时系统的主要特性:

  1. 时间约束性:这是实时系统的核心,即任务必须在截止时间内完成,否则会导致功能失效或灾难性后果。
  2. 可预测性:系统必须能够对执行时间和行为进行预测,调度策略应确保任务在预期范围内完成。
  3. 高可靠性:系统通常应用于航空、医疗等安全关键场景,必须具备长时间稳定运行的能力。
  4. 与外部环境交互性:实时系统通常依赖传感器与执行器,必须能够即时响应外部环境变化。
  5. 多任务性:需要同时处理多种并发任务,例如数据采集、信号处理和控制指令。
  6. 复杂约束性:涉及资源限制、优先级分配和实时调度,约束条件复杂。
  7. 短暂超载处理:在某些情况下,实时系统必须能应对短时间的超载任务,仍保持基本功能。
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