Hardware und Realzeitsysteme

Die wesentliche Eigenschaft von Realzeitsystemen ist die zuverlässige Voraussagbarkeit (Predictability) ihres Verhaltens. Dies setzt voraus, dass alle beteiligten Komponenten transparent genug sind, so dass eine entsprechende Voraussagbarkeit abgeleitet werden kann. Dies bedeutet, dass nicht nur das Anwendungsprogramm selbst in seiner logischen Struktur korrekt sein muss, sondern das zugrundeliegende Betriebssystem muss eine entsprechende zuverlässige Voraussage erlauben. Dies wiederum ist nur möglich, wenn auch die zuhgrundeliegende Hardware entsprechende Zuverlässigkeiten bietet. Hier ist allerdings festzustellen, dass die moderne Hardware im Zuge der permanenten Leistungssteigerung zwar auf immer bessere Leistung getrimmt wird, doch diese Optimierungen orientieren sich nicht an den Erfordernissen von Realzeitsystemen, sondern an bestmöglichen Leistungen im durchschnittlichen Fall. Dies hat dazu geführt, dass die meisten Hardwearekomponenten mittlerweile hochgradig inderterministische Komponenten enthalten, die den Bedürfnissen von Realzeitsystemen diametral entgegen gesetzt sind. Hier einige Beispiele:

• Direct Memory Access (DMA): die Übertragung der Daten zwischen Geräten und dem Hauptspeicher (RAM) kann das Verhalten der CPU unvorhersehbar beeinflussen.
• CACHE: Als Puffer zwischen CPU und RAM, für den Programmierzugriff nicht sichtbar: Kann durch Schreibzugriffe auf den Speicher das Verhalten des Systems ebenso unvorhersehbar beeinflussen.
• INTERRUPTS (IRQs): Die Verarbeitung der Interrupts durch Gerätetreiber ist hochkritisch.
• MEMORY MANAGEMENT (Speicherverwaltung): Die Speicherverwaltung kann zu nichtvoraussagbarem Verhalten führen.
• HYPERTHREADING: In vielen Architekturen indeterministisch.