06 时间系统(Time System)

时间是实时系统的第一约束变量,而不是辅助机制

核心定义

时间系统不是计时模块,而是实时系统的约束框架。 所有调度、中断与任务执行,都必须满足“时间可预测性”。

在 HRTOS 中,时间不只是背景变量,而是系统正确性的直接判断依据。

Time system defines temporal correctness, not just timekeeping.

1. 三层时间模型

① 物理时间(Real Time)

外部世界的真实时间流,如传感器输入与物理变化,系统只能响应。

② 系统时间(System Time)

由 tick 或定时器构成的内部时间基准,是调度统一参考系。

③ 执行时间(CPU Time)

任务实际占用 CPU 的时间,是 WCET 分析核心。

2. Tick 与时间粒度

Tick 是时间离散化单位,决定系统调度精度。

• Tick 小 → 精度高但开销大
• Tick 大 → 开销低但延迟粗

本质是“时间分辨率 vs 系统成本”的权衡。

Tick defines scheduling granularity and timing resolution.

3. 延迟结构拆解

实时任务总延迟由多段组成:

中断延迟 + 调度延迟 + 上下文切换 + 执行时间

任何一项不可预测,都会破坏实时性边界。

4. 确定性原则

实时系统正确性取决于是否在时间窗口内完成。

超时不是性能下降,而是系统错误。

系统设计关注的是最坏情况,而非平均情况。

Timeout is a correctness failure, not performance degradation.

5. 系统级约束

时间系统直接约束三大核心:

• 调度:必须可预测
• 中断:必须可界定
• 内存:必须低抖动

因此时间系统是“系统一致性基础”。

语义总结

时间系统的本质,是将物理世界的不确定性转换为可计算约束。

系统不是运行程序,而是在维护时间正确性。

The system maintains temporal correctness rather than executing programs.

相关阅读

上级

System View 总览

上一篇

05 内存视图 ←

下一篇

07 确定性执行链 →

扩展

调度循环模型
执行流模型