La necesidad de tener sistemas en tiempo real
El aumento de la conectividad global, las exigencias cambiantes de los consumidores por tener datos siempre disponibles y los entornos empresariales siempre activos y habilitados por sensores impulsan la creación, la recopilación y el análisis de cantidades exponenciales de datos. Para el 2025, IDC estima que habrá 79,41 zettabytes de datos creados y casi un 30 % 2 de ellos requerirán procesamiento en tiempo real mediante sistemas en tiempo real.
La necesidad de procesamiento en tiempo real es en especial fundamental para las empresas de robótica, fabricación, atención médica e industrias de alta precisión; como el petróleo, el gas y la energía; que dependen de los datos en tiempo real para mejorar de forma continua la seguridad, la eficiencia y la confiabilidad.
Un factor clave para garantizar que los datos se procesen en tiempo real de las empresas de este tipo de industrias es la capacidad del sistema para priorizar, administrar y ejecutar cargas de trabajo en tiempo real sobre cargas de trabajo que no funcionan en tiempo real.
Por ejemplo, los fabricantes de automóviles modernos dependen en gran medida de los robots para trabajar en conjunto en una línea de producción para ensamblar un automóvil. Los robots se pasan piezas entre sí, taladran o sueldan, o realizan inspecciones de seguridad; todo ello requiere un gran nivel de precisión y sincronización meticulosa. En este caso práctico, un sistema en tiempo real debe tener la capacidad de procesar no solo los datos en un plazo establecido y predecible, sino que también garantizar que las tareas críticas, como las cargas de trabajo relacionadas con la seguridad, se realicen antes de llevar a cabo las tareas menos fundamentales.
¿Entonces, cómo pueden las industrias que funcionan con datos asegurarse de que se procesen estos datos cuándo y cómo debería ser? Sistemas en tiempo real.
Para el 2025, IDC estima que habrá 79,41 zettabytes de datos creados y casi un 30 % 2 de ellos requerirán procesamiento en tiempo real mediante sistemas en tiempo real.
¿Qué es un sistema en tiempo real?
El término “sistema en tiempo real” se refiere a cualquier sistema de procesamiento de información con componentes de software y hardware que realiza funciones de aplicación en tiempo real y puede responder a los eventos con limitaciones de tiempo predecibles y específicas. Entre los ejemplos comunes de sistemas en tiempo real se incluyen los sistemas de control de tráfico aéreo, los sistemas de control de procesos y los sistemas de conducción autónoma.
Beneficios de los sistemas en tiempo real para las aplicaciones
Los sistemas en tiempo real ofrecen varios beneficios:
| Beneficios | |
|---|---|
| Sincronización más precisa | Los sistemas en tiempo real se crearon para realizar tareas que se deben ejecutar en plazos límite del ciclo precisos (de hasta microsegundos). |
| Mayor previsibilidad y confiabilidad | Ya que los sistemas en tiempo real procesan datos en plazos establecidos y predecibles, la ejecución de tareas o cargas de trabajo está prácticamente garantizada, por lo que se mejora la confiabilidad de los sistemas fundamentales de las empresas. |
| Priorización de las cargas de trabajo en tiempo real | Cuando se deben terminar las cargas de trabajo específicas en tiempo real en el plazo establecido para evitar una falla crítica del sistema, la capacidad de priorizar algunas cargas de trabajo en vez de otras es primordial. Algunos, pero no todos, los sistemas en tiempo real tienen esta capacidad respecto de las cargas de trabajo o la priorización de tareas. |
Componentes de sistemas en tiempo real
Para que un sistema en tiempo real sea capaz de realizar cómputos en tiempo real, debe cumplir con dos requisitos:
- Puntualidad: capacidad de producir el resultado esperado en un plazo específico.
- Sincronización de tiempo: capacidad de los agentes de coordinar los relojes independientes y operar en conjunto en unísono.
Cuando se evalúa los sistemas en tiempo real, las empresas pueden medir el valor de cualquier sistema según cuán previsible es para completar eventos o tareas. Se puede evaluar más en profundidad la previsibilidad mediante el examen de estas características de los sistemas:
- Latencia: medición del tiempo entre dos eventos.
- Inestabilidad informática: variación de la latencia entre iteraciones.
Otra característica importante de los sistemas en tiempo real es la capacidad de realizar la ejecución simultánea de cargas de trabajo en tiempo real y fuera de tiempo real para evitar las fallas críticas del sistema.
Por último, es importante comprender cómo se suele categorizar los sistemas en tiempo real. Se designan como un sistema en tiempo real flexible o un sistema en tiempo real estricto según restricciones de tiempo.
Sistemas en tiempo real flexibles frente a sistemas en tiempo real estrictos
Se puede aplicar el concepto de tiempo real a una variedad de casos prácticos. La mayoría de estos casos prácticos, como la navegación web y el gaming, pertenecen a la clasificación de tiempo real flexible.
El tiempo real flexible es cuando un sistema sigue funcionando, incluso si no se puede ejecutar en un tiempo asignado. Si el sistema no cumplió con el plazo límite, no tendrá consecuencias críticas. Sistema puede seguir funcionando, aunque con una indeseable menor calidad de producción.
Sin embargo, hay ciertas industrias, como la robótica, la automoción, los servicios públicos y la atención médica, en las que los casos prácticos tienen requisitos más exigentes en cuanto a la sincronización, las líneas de tiempo y la garantía de tiempo de ejecución en el peor de los casos. Estos ejemplos pertenecen a la clasificación de tiempo real estricto.
El tiempo real estricto es cuando un sistema deja de funcionar si no se cumple con un plazo límite, lo que puede dar lugar a consecuencias catastróficas.
Aplicaciones de los sistemas en tiempo real
Sistemas de control de procesos
Los sistemas de control de procesos se usan en aplicaciones industriales en las que la producción es continua y no pueden ocurrir interrupciones. Estos sistemas ayudan a las empresas a mantener la calidad y mejorar el desempeño mediante la prueba de procesos, la recopilación de datos relevantes y la devolución de esos datos con fines de supervisión y resolución de problemas. Las empresas del sector del petróleo y el gas son usuarios clave de los sistemas de control de procesos, y suelen disfrutar de numerosos beneficios, desde una mayor eficiencia hasta una operación más segura de las instalaciones y un menor tiempo de inactividad y menos pérdidas.
Visión artificial
La visión artificial se usa para ayudar a las máquinas a interpretar deprisa los datos para que puedan evaluar su alrededor y tomar decisiones con rapidez según esa información visual. Estas máquinas suelen ser clave para garantizar que la producción siga su curso o que los procesos esenciales continúen funcionando. Los sistemas en tiempo real permiten garantizar que las máquinas como estas sean capaces de procesar esos datos casi en tiempo real.
Robótica
Las tecnologías robóticas se usan en una variedad de aplicaciones complejas, muchas de las cuales requieren restricciones de tiempo precisas para garantizar una ejecución segura de las cargas de trabajo, como también la capacidad de funcionar de manera continua. Los sistemas en tiempo real son una parte valiosa de los sistemas operativos robóticos debido a la necesidad de tener cómputo y procesamiento en tiempo real.
Fabricación
Los fabricantes centrados en el futuro dependen de la información obtenida de las aplicaciones en tiempo real para evitar problemas de calidad de los productos, mejorar la eficiencia y el desempeño y, en última instancia, obtener una ventaja competitiva. Los sistemas en tiempo real integrados pueden ayudar a los fabricantes a maximizar la productividad, mejorar la calidad y la regularidad de los productos, y mejorar la seguridad en las fábricas.
Atención médica y monitorización de los pacientes
La rapidez con que se procesan los datos en la atención médica suele significar la diferencia entre la vida y la muerte. Los sistemas en tiempo real son claves para garantizar que los datos de los sistemas de monitorización de pacientes, como los monitores de frecuencia cardíaca, estén disponibles para los médicos cuando y donde los necesiten a fin de mantener a los pacientes seguros y saludables.
El impacto de Intel en los sistemas en tiempo real
Para admitir soluciones nuevas que requieren una gran cantidad de requisitos en tiempo real, Intel presentó la tecnología de desempeño en tiempo real, Intel® TCC, en la línea de productos y sigue expandiendo la compatibilidad con las redes sensibles al tiempo (TSN).
Intel® TCC es un nuevo conjunto de características que permiten mejorar el desempeño informático de los procesadores Intel® para abordar las rigurosas limitaciones de tiempo necesarias de las aplicaciones en tiempo real estrictas. Intel® TCC hace que los procesadores sean adecuados para usarlos en aplicaciones sensibles a la latencia, a la vez que se mantienen en general eficientes en lo energético y dejan desempeño suficiente para otras tareas simultáneas. Intel® TCC permite garantizar que cada elemento de una carga de trabajo tenga un desempeño confiable y predecible en el marco de tiempo requerido.
Las redes sensibles al tiempo (TSN) se refieren a un conjunto de estándares IEEE, especificaciones y capacidades basados en las redes Ethernet estándar para admitir aplicaciones sensibles al tiempo y la sincronización del tiempo de precisión, la puntualidad de la entrega de los datos y la programación del tráfico. Las TSN se pueden usar para optimizar el desempeño entre los sistemas mediante el aprovechamiento de un diseño abierto y basado en estándares. En la actualidad, Intel admite más estándares que nunca, incluidos los siguientes:
- IEEE 802.1AS: protocolo de tiempo de precisión generalizado
- IEEE 802.1Qbv: formador consciente del tiempo
- IEEE 802.1Qav: formador basado en créditos
- IEEE 802.1Qbu: prioridad de marcos
Las soluciones Intel® transforman los sistemas en tiempo real
La creciente necesidad de cumplir con los requisitos de tiempo estricto no se ralentizará pronto. Intel tiene la tecnología y la experiencia a fin de ayudar a las empresas a prepararse para esta siguiente avalancha de procesamiento de datos con el nuevo Intel® TCC y la asistencia ampliada para las TSN. En estas soluciones se adopta un nuevo enfoque combinado para poder abordar los desafíos comunes en las soluciones emergentes en tiempo real de alto desempeño.