Descripción general de los sistemas de tiempo real

Descubra el impacto que tienen los sistemas de tiempo real en aplicaciones de Internet de las cosas en industrias que desde la fabricación hasta la asistencia sanitaria al petróleo y el gas y la robótica.

Principales conclusiones

  • Un sistema de tiempo real se caracteriza por su capacidad de producir el resultado esperado en un plazo definido (puntualidad) y de coordinar relojes independientes y ejecutarlos al unísono (sincronización de tiempo).

  • Un sistema de tiempo real duro tiene plazos absolutos, y si no cumple los plazos asignados, se producirá un fallo del sistema. En sistemas de tiempo real suave, el sistema sigue funcionando incluso si no cumple un plazo asignado, pero con una calidad menor a la esperada.

  • La capacidad de un sistema de tiempo real se "mide" según dos requisitos: latencia e inestabilidad informática.

  • Intel ofrece hardware y software de referencia en el ámbito de sistema para desarrollar aplicaciones den tiempo real en las que cada elemento debe funcionar de manera fiable y predecible, dentro de un margen de tiempo específico, para cumplir con los requisitos de tiempo real.

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Cuando se trata de ayudar a las empresas a satisfacer sus crecientes necesidades de procesamiento de datos en tiempo real con sistemas de tiempo real fiables y predecibles, Intel proporciona las soluciones, las tecnologías y los partners para hacerlo realidad.

La necesidad de sistemas de tiempo real 

La creciente conectividad global, la cambiante demanda de los consumidores de datos siempre disponibles y los entornos empresariales siempre activos y con sensores están impulsando la creación, recopilación y análisis de cantidades exponenciales de datos. IDC estima que para 2025 habrá 79,41 zettabytes de datos creados y casi el 30 por ciento 2 de ellos requerirá un procesamiento en tiempo real habilitado por sistemas de tiempo real.

La necesidad de procesamiento en tiempo real es especialmente crucial para las empresas de robótica, fabricación, sanidad e industrias de alta precisión, como la del petróleo y el gas y la energética, que dependen de datos en tiempo real para mejorar continuamente la seguridad, la eficiencia y la fiabilidad.

Un factor clave para garantizar que los datos se procesen en tiempo real para las empresas de este tipo de industrias es la capacidad de un sistema para priorizar, gestionar y ejecutar las cargas de trabajo en tiempo real sobre las que no lo son.
Por ejemplo, para montar un coche, los fabricantes de automóviles modernos dependen mucho de los robots que trabajan en la línea de producción. Los robots se pasarán piezas unos a otros, taladrarán o soldarán, o realizarán inspecciones de seguridad, todo lo cual requiere un alto nivel de precisión y una meticulosa sincronización. En este caso de uso, un sistema de tiempo real debe tener no solo la capacidad de procesar datos en un marco de tiempo definido y predecible, sino también de garantizar que las tareas fundamentales, como las cargas de trabajo relacionadas con la seguridad, se completan antes que otras tareas menos importantes.
¿Cómo pueden las industrias basadas en datos garantizar que se procesan los datos cuándo y cómo deberían? Sistemas de tiempo real.

IDC estima que para 2025 habrá 79,41 zettabytes de datos creados y casi el 30 por ciento 2 de ellos requerirá un procesamiento en tiempo real habilitado por sistemas de tiempo real.

¿Qué es un sistema de tiempo real?

El término "sistema de tiempo real" se refiere a cualquier sistema de procesamiento de información con componentes de hardware y software que realicen funciones de aplicación de tiempo real y que puedan responder a eventos dentro de limitaciones de tiempo predecibles y especificas. Algunos ejemplos comunes de sistemas de tiempo real incluyen sistemas de control de tráfico aéreo, sistemas de control de procesos y sistemas de conducción autónomos.

Ventajas para las aplicaciones de los sistemas de tiempo real

Los sistemas de tiempo real ofrecen varias ventajas:

Ventajas
Plazos más precisos Los sistemas de tiempo real están diseñados para realizar tareas que deben ejecutarse en ciclos de plazos precisos, incluso de microsegundos.
Mayor previsibilidad y fiabilidad Dado que los sistemas de tiempo real procesan datos en marcos de tiempo definidos y predecibles, la ejecución de tareas o cargas de trabajo está prácticamente garantizada, mejorando así la fiabilidad de los sistemas esenciales para empresas.
Priorización de cargas de trabajo de tiempo real Cuando se deben completar cargas de trabajo de tiempo real específicas en un plazo fijado para evitar un fallo crítico del sistema, la capacidad de priorizar algunas cargas de trabajo sobre otras es primordial. Algunos, pero no todos, de los sistemas de tiempo real tienen esa capacidad de priorizar cargas de trabajo o tareas.

Componentes de los sistemas de tiempo real 

Para que un sistema de tiempo real sea capaz de ejecutar informática de tiempo real, debe cumplir dos requisitos:

  • Puntualidad: la capacidad de producir el resultado esperado en un plazo específico.
  • Sincronización de tiempo: la capacidad de los agentes de coordinar relojes independientes y operar al unísono.

Al evaluar los sistemas de tiempo real, las empresas pueden medir el valor de cualquier sistema en cuán predecible es al completar un evento o tarea. La previsibilidad puede evaluarse más aún al examinar los sistemas:

  • Latencia: medición del tiempo entre dos eventos
  • Inestabilidad informática: variación de latencia entre iteraciones

Otra característica importante en los sistemas de tiempo real es su capacidad para ejecutar de forma simultánea cargas de trabajo en tiempo real y no en tiempo real para evitar fallos críticos del sistema.

Por último, es importante comprender cómo se suelen categorizar los sistemas de tiempo real. Se les suele definir como sistemas de tiempo real suave o duro, según las limitaciones de tiempo.

Sistemas de tiempo real suave frente a sistemas de tiempo real duro

El concepto de tiempo real se puede aplicar a diversos casos de uso. La mayoría de estos casos de uso, como navegar por Internet y el gaming, se encuentran dentro de la clasificación de tiempo real blando.

El tiempo real suave es cuando un sistema sigue funcionando incluso si no puede funcionar dentro del tiempo asignado. Si el sistema no cumple su plazo, no habrá consecuencias críticas. El sistema puede seguir funcionando, aunque con una calidad de producción menor a la esperada.

Sin embargo, hay algunas industrias, como la robótica, la automotriz, los servicios públicos y la asistencia sanitaria, en las que los casos de uso tienen requisitos más elevados de sincronización, plazos, y garantía de tiempo de ejecución en el peor de los casos. Estos ejemplos se encuentran dentro de la categoría de tiempo real duro.

El tiempo real duro es cuando un sistema dejará de funcionar por completo si no cumple su plazo, lo que puede conllevar consecuencias catastróficas.

Aplicaciones de sistemas de tiempo real

Sistemas de control de procesos 

Los sistemas de control de procesos se utilizan en aplicaciones industriales en las que hay una producción continua y no puede haber interrupciones. Estos sistemas ayudan a las empresas a mantener la calidad y mejorar el rendimiento mediante procesos de pruebas, recopilando datos relevantes y enviando esos mismos datos para realizar un seguimiento y resolver posibles problemas. Las empresas del sector petrolífero y del gas natural son usuarios clave de sistemas de control de procesos, y a menudo perciben numerosas ventajas, desde una mayor eficiencia hasta un funcionamiento más seguro de las instalaciones, pasando por un menor tiempo de inactividad y menos pérdidas.

Visión artificial 

La visión artificial se utiliza para ayudar a las máquinas a interpretar rápidamente los datos, para que puedan ver su entorno y tomar decisiones rápidas basadas en esa información visual. Estás máquinas suele ser esenciales para garantizar que la producción o procesos críticos sigan su curso. Los sistemas de tiempo real ayudan a garantizar que tales máquinas puedan procesar los datos casi en tiempo real.

Robótica

Las tecnologías de robótica se utilizan en varias aplicaciones complejas, muchas de las cuales requieren restricciones de tiempo precisas para garantizar una ejecución segura de la carga de trabajo, así como la capacidad de funcionar continuamente. Los sistemas de tiempo real son un componente del sistema operativo del robot muy importante debido a la necesidad de informática y procesamiento en tiempo real.

Fabricación.

Los fabricantes con visión de futuro confían en la información obtenida de las aplicaciones en tiempo real para evitar problemas de calidad de los productos, mejorar la eficiencia y el rendimiento y, en definitiva, obtener una ventaja competitiva. Los sistemas de tiempo real integrados pueden ayudar a los fabricantes a maximizar la productividad, mejorar la calidad y consistencia de los productos y aumentar la seguridad en la fábrica.

Asistencia sanitaria y supervisión de pacientes 

La rapidez con la que se procesan los datos en la asistencia sanitaria puede significar la diferencia entre la vida y la muerte. Los sistemas en tiempo real son fundamentales para garantizar que los datos de los sistemas de monitorización de pacientes, como los monitores de frecuencia cardíaca, estén disponibles para los sanitarios cuando y donde estos los necesiten para mantener a los pacientes seguros y sanos.

El impacto de Intel en sistemas de tiempo real

Para ser compatible con nuevas soluciones que precisan de un alto grado de requisitos de tiempo real, Intel ha incorporado a su línea de productos la tecnología de rendimiento en tiempo real, Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC), y sigue ampliando su compatibilidad con las redes sensibles al tiempo (TSN).

Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) es un nuevo conjunto de características que aumentan el rendimiento informático de los procesadores Intel® para hacer frente a las estrictas restricciones de tiempo que requieren las aplicaciones de tiempo real. Intel® TCC hace que los procesadores sean adecuados para las aplicaciones sensibles a la latencia, al mismo tiempo que permanecen energéticamente eficientes y dejan suficiente rendimiento para otras tareas concurrentes. Intel® TCC ayuda a garantizar que cada elemento de una carga de trabajo funciona de forma fiable y predecible en el marco de tiempo requerido.

Por redes sensibles al tiempo (TSN) se entiende una colección de normas, especificaciones y capacidades IEEE basadas en las redes Ethernet estándar para soportar aplicaciones sensibles al tiempo y la sincronización horaria de precisión, la puntualidad de entrega de datos y la programación del tráfico. Las TSN pueden utilizarse para optimizar el rendimiento entre sistemas aprovechando un diseño abierto y basado en normas. Intel admite más estándares TSN que nunca, incluyendo lo siguiente:

  • IEEE 802.1AS: Generalized Precision Time Protocol
  • IEEE 802.1Qbv: Time-Aware Shaper
  • IEEE 802.1Qav: Credit-Based Shaper
  • IEEE 802.1Qbu: Frame Preemption

Las soluciones Intel® transforman los sistemas de tiempo real

La necesidad creciente de satisfacer los requisitos de tiempo real duro no se detendrá a corto plazo. Intel dispone de la tecnología y la experiencia para ayudar a las empresas a prepararse para este nuevo paradigma de procesamiento de datos con el nuevo Intel® TCC y compatibilidad ampliada con TSN. Estas soluciones adoptan un nuevo enfoque combinado para ayudar a resolver los retos que suelen plantearse en las nuevas soluciones de alto rendimiento de tiempo real.

Preguntas más frecuentes

El término "sistema de tiempo real" se refiere a componentes de hardware y software que realizan funciones de aplicación de tiempo real y pueden responder a eventos dentro de limitaciones de tiempo predecibles y especificas.

Los sistemas de tiempo real se dividen entre tiempo real suave o tiempo real duro. Una clasificación de tiempo real suave significa que el sistema sigue funcionando incluso si no es posible ejecutar dentro de un tiempo asignado. Lo más importante, si el sistema no cumple un plazo asignado, no habrá consecuencias peligrosas. Una clasificación de tiempo real duro significa que el sistema dejará de funcionar si no se cumple un plazo, lo que puede dar lugar a consecuencias catastróficas.

Los sistemas de tiempo real se utilizan en numerosas industrias, incluyendo la fabricación, la asistencia sanitaria, el petróleo y el gas, la energía, la logística, la hostelería y la agricultura.

Los sistemas de tiempo real son piezas fundamentales de tecnología y, como tales, se utilizan en varias industrias con aplicaciones que van desde sistemas de automatización de procesos hasta almacenaje, líneas de producción, agricultura y asistencia sanitaria.

Los sistemas de tiempo real son piezas fundamentales de tecnología y, como tales, se utilizan en varias industrias con aplicaciones que van desde sistemas de automatización de procesos hasta almacenaje, líneas de producción, agricultura y asistencia sanitaria.

Información sobre productos y rendimiento

1IDC, junio de 2019, "Se espera que el crecimiento de los dispositivos IoT conectados genere 79,4 ZB de datos en 2025, según un nuevo pronóstico de IDC", comunicado de prensa
2

IDC, noviembre de 2018, «The Digitization of the World from the Edge to Core» escrito por David Reinsel, John Gantz y John Rydning