SYSTEM REAL‐TIME

BAB 6.  DESAIN UNTUK SYSTEM REAL‐TIME

A. SYSTEM REAL‐TIME

A. SYSTEM REAL-TIME

1. Pengertian System Real-time

Real time system disebut juga dengan Sistem waktu nyata. Sistem yang harus

menghasilkan respon yang tepat dalam batas waktu yang telah ditentukan. Jika respon komputer melewati batas waktu tersebut, maka terjadi degradasi performansi atau kegagalan sistem. Sebuah Real time system adalah sistem yang kebenarannya secara logis didasarkan pada kebenaran hasil-hasil keluaran sistem dan ketepatan waktu hasil-hasil tersebut dikeluarkan. Aplikasi penggunaan sistem seperti ini adalah untuk memantau dan mengontrol peralatan seperti motor, assembly line, teleskop, atau instrumen lainnya. Peralatan telekomunikasi dan jaringan komputer biasanya juga membutuhkan pengendalian secara Real time.

Berdasarkan batasan waktu yang dimilikinya, Real time system ini dibagi atas: 1. Hard Real time

2. Soft Real time 3. Firm Real time

 

Komponen dari Real time system ini adalah: 1. Perangkat keras

2. Sistem Operasi Real time 3. Bahasa Pemrograman Real time 4. Sistem Komunikasi

 

Berdasarkan response time dan dampaknya, maka komputasi real-time dapat dibedakan menjadi :

1. Sistem Hard Real-Time (HRTS)

Sistem hard real-time dibutuhkan untuk menyelesaikan critical task dengan jaminan waktu tertentu. Jika kebutuhan waktu tidak terpenuhi, maka aplikasi akan gagal. Dalam definisi lain disebutkan bahwa kontrol sistem hard real-time dapat mentoleransi keterlambatan tidak lebih dari 100 mikro detik.Secara umum, sebuah proses di kirim dengan sebuah pernyataan jumlah waktu dimana dibutuhkan untuk menyelesaikan atau menjalankan I/O. Kemudian penjadwal dapat menjamin proses untuk selesai atau menolak permintaan

karena tidak mungkin dilakukan. Mekanisme ini dikenal dengan resource reservation. Oleh karena itu setiap operasi harus dijamin dengan waktu maksimum. Pemberian jaminan seperti ini tidak dapat dilakukan dalam sistem dengan secondary storage atau virtual memory, karena sistem seperti ini tidak dapat meramalkan waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi suatu proses.

Contoh dalam kehidupan sehari-hari adalah pada sistem pengontrol pesawat terbang.

Dalam hal ini, keterlambatan sama sekali tidak boleh terjadi,karena dapat berakibat tidak terkontrolnya pesawat terbang. Nyawa penumpang yang ada dalam pesawat tergantung dari sistem ini, karena jika sistem pengontrol tidak dapat merespon tepat waktu, maka dapat menyebabkan kecelakaan yang merenggut korban jiwa.

 

2. Sistem Soft Real-Time (SRTS)

Komputasi soft real-time memiliki sedikit kelonggaran. Dalam sistem ini,proses yang kritis menerima prioritas lebih daripada yang lain. Walaupun menambah fungsi soft real-time ke sistem time sharing mungkin akan mengakibatkan ketidakadilan pembagian sumber daya dan mengakibatkan delay yang lebih lama, atau mungkin menyebabkan starvation, hasilnya adalah tujuan secara umum sistem yang dapat mendukung multimedia, grafik berkecepatan tinggi, dan variasi tugas yang tidak dapat diterima di lingkungan yang tidak mendukung komputasi soft real-time.

Contoh penerapan sistem ini dalam kehidupan sehari-hari adalah pada alat penjual/pelayan

otomatis. Jika mesin yang menggunakan sistem ini telah lama digunakan, maka mesin tersebut dapat mengalami penurunan kualitas,misalnya waktu pelayanannya menjadi lebih lambat dibandingkan ketika masih baru. Keterlambatan pada sistem ini tidak menyebabkan kecelakaan atau akibat fatal lainnya, melainkan hanya menyebabkan kerugian keuangan saja. Jika pelayanan mesin menjadi lambat, maka para pengguna dapat saja merasa tidak puas dan akhirnya dapat menurunkan pendapatan pemilik mesin. Setelah batas waktu yang diberikan telah habis, pada sistem hard realtime,aplikasi yang dijalankan langsung dihentikan. Akan tetapi, pada sistem softreal-time, aplikasi yang telah habis masa waktu pengerjaan tugasnya,dihentikan secara bertahap atau dengan kata lain masih diberikan toleransiwaktu.Mengimplementasikan fungsi soft real-time membutuhkan design yang hati-hati dan aspek yang berkaitan dengan sistem operasi. Pertama,sistem harus punya prioritas penjadualan, dan proses real-time harus memiliki prioritas tertinggi, tidak melampaui waktu, walaupun prioritas non real-time dapat terjadi.Kedua, dispatch latency harus lebih kecil. Semakin kecil latency, semakin cepat real-time proses mengeksekusi. Untuk menjaga dispatch tetap rendah, kita butuh agar system call untuk preemptible. Ada beberapa cara untuk mencapai tujuan ini.

Pertama adalah dengan memasukkan preemption points di durasi system call yang lama, yang memeriksa apakah prioritas utama butuh untuk dieksekusi. Jika sudah, maka contex switch mengambil alih, ketika high priority proses selesai, proses yang diinterupsi meneruskan dengan system call. Points premption dapat diganti hanya di lokasi yang aman di kernel dimana kernel struktur tidak dapat dimodifikasi.

Metoda yang lain adalah dengan membuat semua kernel preemptible.Karena operasi yang benar dapat dijamin, semua struktur data kernel harus diproteksi dengan mekanisme sinkronisasi. Dengan metode ini, kernel dapat selalu di preemptible, karena setiap data kernel yang sedang di update diproteksi dengan pemberian prioritas yang tinggi. Jika ada proses dengan prioritas tinggi ingin membaca atau memodifikasi data kernel yang sedang dijalankan, prioritas yang tinggi harus menunggu sampai proses dengan prioritas rendah tersebut selesai. Situasi seperti ini dikenal dengan priority inversion. Kenyataanya, serangkaian proses dapat saja mengakses sumber daya yang sedang dibutuhkan oleh proses yang lebih tinggi prioritasnya. Masalah ini dapat diatasi dengan priority- inheritance protocol, yaitu semua proses yang sedang mengakses sumber daya mendapat prioritas tinggi sampai selesai menggunakan sumber daya. Setelah selesai, prioritas proses inidikembalikan menjadi seperti semula.

3. Semi Hard Real-Time System (HRTS) atau Semi Soft Real-Time ( SRTS )

Metoda ini merupakan gabungan antara Semi Hard Real-Time System (HRTS) atau Semi Soft Real-Time ( SRTS ). Dengan demikian waktu deadlinenya lebih pendek jika dibandingkan dengan soft real-time ( SRTS ).

4. Interaktif Deadline ( Waktu Deadlinenya Bisa Ditawar )

Pada interaktif real-time, maka waktu deadlinennya bisa ditawar, artinya tidak secara mutlak pada titik tertentu, tetapi tergantung dari kesepakatan yang ditentukan dan fleksibel.

 

5. Probabilistic / Statistik

Metode ini biasanya menggunakan teori probabilitas / teori kemungkinan dengan metoda statistik.

 

6. Intelligence RTS

Metode ini biasanya menggunakan Expert Systems / Kecerdasan buatan / Artifial Inteligence atau Kendali Cerdas.

2. Karakteristik System Real Time

• Biasanya merupakan embedded system

• Biasanya membutuhkan pemrosesan konkuren untuk sejumlah input yang masuk, sehingga perlu didefinisikan sejumlah task untuk memrosesnya, serta perlu strategi khusus untuk menjadwalkan eksekusi setiap task

• Harus bisa menangani input yang sinkron maupun asinkron

• Punya kebutuhan yang tinggi terhadap reliability dan safety, sehingga fault tolerance dan exception handling jadi hal yang penting

• Seringkali melibatkan berbagai hardware sehingga ada kebutuhan untuk mendefinisikan antarmuka yang baik

Elemen Real Time System umumnya terdiri dari:

1. Sensor control processes; yaitu proses yang menerima input dari berbagai sensor

2. Data processor; yaitu proses yang akan melakukan komputasi terhadap data-data

yang diterima dari berbagai sensor

3.

Actuator control processes; yaitu proses yang akan membangkitkan sinyal untuk

berbagai actuator

3. Manfaat dan Tujuan System Real Time Manfaat :

• Sistem waktu nyata keras menjamin bahwa proses waktu nyata dapat diselesaikan dalam batas waktu yang telah ditentukan. Contoh : sistem safety-critical.

• Sistem waktu nyata banyak digunakan dalam bermacam-macam aplikasi. Sistem waktu nyata tersebut dapat pula ditanam di dalam alat khusus seperti di kamera, mp3 players, serta di pesawat dan mobil.

• Real time juga berguna untuk pengendali reaktor nuklir atau sistem pengendali rem mobil. Juga sering dijumpai pada peralatan medis, peralatan pabrik, peralatan untuk riset ilmiah, dan sebagainya.

 

Tujuan :

Bertujuan untuk menyelesaikan masalah dengan waktu tertentu dan proses waktu nyata dapat diselesaikan dalam waktu tertentu.