下一個(gè)大的計(jì)算機(jī)趨勢(shì)可能涉及精準(zhǔn)度而不是速度

實(shí)時(shí)計(jì)算并不只是指在按下回車(chē)鍵后得到立即響應(yīng)，事實(shí)上，它的真正含義是在實(shí)時(shí)與做實(shí)際事情的真實(shí)的機(jī)器進(jìn)行交互。

例如Gleason 600HTL Turbo Lapper型錐齒輪研齒機(jī)，其控制器由Viewpoint Systems公司設(shè)計(jì)。Viewpoint公司副總裁John Campbell表示，基本上，它會(huì)磨合斜齒輪直到它們完全契合，對(duì)于使用斜齒輪的汽車(chē)制造商而言，這是非常重要的屬性。

兩個(gè)齒輪被打磨相互成直角，同時(shí)以3100rpm的相同速度旋轉(zhuǎn)，每秒傳遞約52次相同的接觸點(diǎn)。Viewpoint在這個(gè)控制器中添加了National Instruments(NI)公司的實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)，它可以齒輪的響應(yīng)，約快20倍，或者說(shuō)約每秒1000次。

Campbell表示：“通過(guò)觀察旋轉(zhuǎn)速度的變化，我們能夠檢測(cè)齒輪中的高和低點(diǎn)，并啟動(dòng)第二組電機(jī)來(lái)調(diào)整扭矩。”這樣它可以在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題點(diǎn)時(shí)糾正問(wèn)題點(diǎn)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)齒輪仍然在這個(gè)位置契合。他補(bǔ)充說(shuō)：“最終我們能夠提高30%的研磨時(shí)間，因?yàn)闄C(jī)器準(zhǔn)確知道何時(shí)將完成齒輪拋光，而不是依靠平均水平。”

實(shí)時(shí) vs. 真正的快速

雖然這些結(jié)果很好，但每秒千次的頻率在這個(gè)千兆赫處理器時(shí)代似乎不值得一提。但事實(shí)證明，實(shí)時(shí)計(jì)算不是關(guān)于速度。

“當(dāng)人們?cè)谡務(wù)搶?shí)時(shí)計(jì)算時(shí)，存在一些共同的誤解，他們認(rèn)為在微妙或納秒水平做出反應(yīng)才可稱(chēng)為實(shí)時(shí)系統(tǒng)，五分鐘不是實(shí)時(shí)，”英特爾子公司同時(shí)也是VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)制造商Wind River Systesm公司產(chǎn)品管理高級(jí)主管Prashant Dubal表示，“”但實(shí)時(shí)意味著系統(tǒng)在做某件事情時(shí)每次都是使用相同的事件，間隔時(shí)間不計(jì)算在內(nèi)。

Dubal解釋說(shuō)：“如果系統(tǒng)的最高優(yōu)先工作是閃爍紅色LED，那么無(wú)論發(fā)生什么其他事情，這將總是它的優(yōu)先事項(xiàng)，當(dāng)燈需要閃爍時(shí)，它會(huì)拋開(kāi)一切做到這一點(diǎn)，并且非?？焖龠M(jìn)行。”

“傳統(tǒng)上來(lái)看，實(shí)時(shí)是從人的耐心角度來(lái)衡量，當(dāng)你按下按鈕時(shí)，在一秒內(nèi)獲得信息，這就是實(shí)時(shí)，”系統(tǒng)集成商Real-Time Innovations公司副總裁David Barnett表示同意，“但實(shí)時(shí)系統(tǒng)是以確定性工作的系統(tǒng)，它會(huì)對(duì)輸入或環(huán)境變化做出可預(yù)見(jiàn)的響應(yīng)。通常來(lái)說(shuō)，這些都是網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，曾通過(guò)物理過(guò)程來(lái)管理。”

“觀察家經(jīng)常混淆實(shí)時(shí)計(jì)算與高速計(jì)算，例如金融交易和體育博彩，”Barnett補(bǔ)充說(shuō)，“高速計(jì)算和實(shí)時(shí)計(jì)算之間的區(qū)別是，對(duì)于高速計(jì)算你談?wù)摰氖瞧骄鶖?shù)，你可以說(shuō)，平均來(lái)說(shuō)，一個(gè)操作需要一毫秒。而對(duì)于實(shí)時(shí)計(jì)算，你會(huì)很確定操作會(huì)在限期內(nèi)進(jìn)行，或者你知道這并沒(méi)有發(fā)生。”

確定性響應(yīng)不是偶然，而需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，在市場(chǎng)上有幾十個(gè)這種產(chǎn)品，其中有三家領(lǐng)導(dǎo)供應(yīng)商。

“Wind River是主要的領(lǐng)導(dǎo)者，其產(chǎn)品為VxWorks，”Barnett稱(chēng)(+本站微信networkworldweixin)，“然后是Green Hills Software公司，其Integrity主要在航空航天和國(guó)防領(lǐng)域受歡迎;還有QNX Software Sysmtes公司的QNX，主要在汽車(chē)和醫(yī)療保健領(lǐng)域受歡迎。”Wind River還有實(shí)時(shí)版的Linux。

“確定性很重要;你不會(huì)在臺(tái)式機(jī)中看到確定性，”QNX公司產(chǎn)品管理主管Grant Courville表示，“你需要關(guān)注每個(gè)CPU周期和每個(gè)微妙，需要確保一致性。”

雖然NI能夠制造實(shí)時(shí)版的Linux(NI Linux Real-Time)，其中需要大量的工作，該公司嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)主管Jamie Smith表示，“我們?cè)趦?nèi)核級(jí)別做了評(píng)估，并進(jìn)行了廣泛的修改和測(cè)試，這個(gè)團(tuán)隊(duì)非常大，但這可以將實(shí)時(shí)計(jì)算推廣到非嵌入式軟件工程師的手中。”

當(dāng)然，在不同的時(shí)候，讓系統(tǒng)執(zhí)行相同任務(wù)的時(shí)間會(huì)存在細(xì)微差異，這種差異被稱(chēng)為抖動(dòng)。

“這可以確定RTOS有多好，但這也是非常依靠硬件，”Dubal表示，“我們通常為兩位數(shù)納秒。”

Barnett稱(chēng)，對(duì)于現(xiàn)代處理器，抖動(dòng)通常以微妙計(jì)算，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠好了。

對(duì)于通用變成環(huán)境(例如Java)，抖動(dòng)不值得一提，因?yàn)樗鼈兌际菍?zhuān)門(mén)優(yōu)化用于典型的用例。Barnett稱(chēng)：“如果內(nèi)存不足，需要清理垃圾來(lái)釋放內(nèi)存，它會(huì)停止這樣做，并阻止所有其他處理。在實(shí)時(shí)計(jì)算中，你不需要額外的工作，以避免以后再拖延。”

標(biāo)準(zhǔn)Linux的抖動(dòng)約為幾百毫秒。

物聯(lián)網(wǎng)

但總體趨勢(shì)是，價(jià)格在下跌，而系統(tǒng)正變得更加強(qiáng)大。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，這意味著我們將看到價(jià)格低廉且功能強(qiáng)大的控制器，讓機(jī)器更好地與其他機(jī)器交互。