Was bedeutet echtzeitfähigkeit im Sinne von betriebssystemen?

Der Begriff Echtzeitfähigkeit (engl. real-time capability) bezieht sich in Betriebssystemen auf die Fähigkeit, Aufgaben innerhalb eines garantierten Zeitrahmens zu verarbeiten. Dabei ist nicht unbedingt die Geschwindigkeit entscheidend, sondern die Zuverlässigkeit und Vorhersagbarkeit der Reaktionszeiten.

Wichtige Merkmale von Echtzeitfähigkeit:

1. Deterministische Antwortzeiten:

   • Das System muss garantieren, dass kritische Prozesse innerhalb einer definierten Deadline (Zeitschranke) abgeschlossen werden.
   • Beispiel: Eine Steuerung in einem Roboter muss Sensorwerte innerhalb von Millisekunden verarbeiten.

2. Priorisierung:

   • Echtzeit-Betriebssysteme (RTOS, z. B. FreeRTOS, QNX, VxWorks) priorisieren zeitkritische Tasks über weniger wichtige Prozesse.

3. Harte vs. weiche Echtzeit:

   • Harte Echtzeit: Deadlines dürfen nie verletzt werden (z. B. Airbag-Steuerung).
   • Weiche Echtzeit: Gelegentliche Deadline-Überschreitungen sind tolerierbar (z. B. Multimedia-Streaming).

4. Minimale Latenz:

   • Unterbrechungsverzögerungen (Interrupt Latency) und Taskwechselzeiten müssen extrem kurz sein.

Anwendungsbeispiele:

• Industrieautomation (Robotersteuerung)
• Medizintechnik (Herzschrittmacher)
• Fahrzeugsteuerung (ABS, Motorsteuergeräte)

Abgrenzung zu nicht-echtzeitfähigen Systemen:

Herkömmliche Betriebssysteme (z. B. Windows, Linux ohne RT-Patch) optimieren für Durchsatz und Fairness, nicht für garantierte Antwortzeiten.

Zusammenfassend bedeutet Echtzeitfähigkeit also: Vorhersagbare und zuverlässige Erledigung von Aufgaben innerhalb fester Zeitgrenzen.