К отличительным особенностям систем реального времени следует отнести:

предсказуемость (они действуют предсказуемо, по заранее определённому алгоритму, в установленное время);

надёжность (они устойчивы к сбоям, обеспечивая непрерывную работу оборудования даже при возникновении проблем);

параллелизм (они могут выполнять несколько задач одновременно, обеспечивая высокую эффективность).

Системы реального времени разделяют на «жёсткие» и «мягкие» системы. В «жёстких» системах временные рамки исполнения задач строго ограничены и выход за эти рамки критичен, как, например, в системах космической навигации. В «мягких» системах небольшие задержки сроков исполнения задач допустимы, как, например, при доставке контента в мультимедийных потоках.

В информационных операционных системах реального времени используются алгоритмы назначения приоритетов (планирования), которые определяются в соответствии со сложностью решаемых задач, поставленными целями, длительностью цикла задания и т.д.

Существуют различные по типу алгоритмы планирования процессов в операционных системах реального времени, к примеру:

Rate-Monotonic Scheduling, в которых более короткие периоды решения задач имеют приоритет, обеспечивая тем самым высокую эффективность;

Earliest Deadline First (EDF), в которых задачи с самыми близкими сроками исполнения получают приоритет, позволяя оптимально использовать вычислительные ресурсы;

Round Robin Scheduling, в которых задачи выполняются поочерёдно, обеспечивая распределение нагрузки вычислительной системы сразу на несколько задач, что не всегда эффективно при выполнении задач с жестко установленными сроками.

Выбор между алгоритмами планирования зависит от требований, предъявляемых к системе реального времени. Например, алгоритм Rate-Monotonic Scheduling эффективен, но может пропускать долгосрочные задачи, в то время как EDF оптимален для использования операционных ресурсов системы, но сложнее в реализации.

В процессе перехода к Индустрии 4.0, понимание систем реального времени становится тем компасом, который указывает нам направление в постоянно меняющемся технологическом пространстве. Для лучшего представления о киберфизических системах и архитектуре реального времени, а также их роли и применении в Индустрии 4.0 следует подробнее остановиться на отдельных аспектах этих технологий.

Киберфизическая система (CPS) – это интегрированная система, состоящая из физических компонентов, представляющих собой сенсоры или актуаторы (реле, клапаны, автоматические выключатели и т.д.), и вычислительной системы, которая управляет и контролирует физическую систему (техническое устройство или оборудование) в реальном времени.

В постиндустриальном мире, где вычислительный интеллект сливается с мощью машин, киберфизические системы становятся ключевыми элементами Индустрии 4.0, в которой данные и физические объекты слаженно взаимодействуют, создавая новый уровень синергии. Это умное сочетание делает киберфизические системы незаменимыми при выполнении самого широкого спектра задач, таких как:

оптимизация производства. В производстве CPS являются своего рода дирижёрами, улучшая и оптимизируя производственные процессы с помощью цифровой точности;

повышение эффективности. CPS обеспечивает потрясающую эффективность технических устройств и оборудования, предсказывая неисправности машин, реагируя на изменения технического состояния в реальном времени и повышая общую производительность предприятий;

обеспечение безопасности. CPS стоят на страже промышленной безопасности, сложно взаимодействуют с сенсорами и механизмами, своевременно обнаруживает любые аномалии и мгновенно на них реагирует, обеспечивая безопасность как объектов производства, так и людей.