O tema computação em tempo real é abordado em diversos segmentos, desde a informática e robótica até a aviação e sistemas industriais críticos.
A verdade é que em nossas vidas modernas estamos rodeados de aplicações em que o tempo de processamento é um fator crucial, seja em um contexto controlado por nós mesmos, como um jogo de videogame, ou ao viajar de avião, por exemplo.
Nesses contextos, independente do seu grau de seriedade, a precisão temporal é uma característica fundamental, já que as tarefas precisam ser concluídas dentro de intervalos de tempo críticos.
No artigo de hoje, vamos compreender a definição do conceito de computação em tempo real, explicar seu funcionamento, e apresentar exemplos de aplicações em contextos diversos.
Por fim, vamos também entender como os displays inteligentes otimizam esse tipo de computação em seu funcionamento.
Acompanhe até o final e boa leitura!
Mas o que é computação em tempo real?
A computação em tempo real, ou sistema em tempo real, é um tipo de processamento de dados no qual as respostas a eventos ou entradas devem ser fornecidas dentro de um intervalo de tempo rígido — geralmente da ordem de milissegundos.
Note que cumprir esses intervalos de tempo no processamento é fundamental para a eficácia das aplicações.
Assim, seja no seu jogo online ou em transações financeiras, se um sistema atrasar o processamento de dados e respostas, a aplicação e os resultados podem ser comprometidos.
Vamos agora conferir como isso funciona na prática!
Como funciona a computação em tempo real?
Durante todo o funcionamento de um programa, o processador se mantém ocupado e em alerta.
Entretanto, ele pode “ceder” lugar a outra aplicação que tenha prioridade no sistema. Ou seja, a prioridade de execução de um programa é definida pela própria aplicação, e não pelo sistema operacional.
De forma geral, o funcionamento de um sistema em tempo real pode ser dividido em três etapas lógicas e simples:
- Recepção de dados: o sistema recebe dados do ambiente externo, como sensores ou dispositivos de entrada;
- Processamento de dados: os dados recebidos são processados para gerar resultados imediatos;
- Geração de resultados: o sistema gera resultados que são enviados para o ambiente externo, como dispositivos de saída ou dispositivos de controle.
Por que a precisão temporal é tão importante?
Nos próximos tópicos você vai conferir algumas das aplicações mais comuns desse tipo de sistema, e entender na prática por que a precisão temporal é tão crucial.
Mas já podemos adiantar que, além do videogame, do computador e do celular, esse tipo de sistema também é encontrado em aplicações complexas, em que erros ou atrasos podem gerar consequências como perdas financeiras, ou mesmo colocar vidas em risco.
Exemplos de aplicações
Finalmente, chegamos à parte prática do conceito!
Fugindo um pouco de exemplos dentro do universo da informática, vamos agora conhecer algumas aplicações bastante comuns da computação em tempo real em outros contextos.
Acompanhe!
Sistemas de controle industrial
Em indústrias onde a produção é contínua, o controle preciso de variáveis como temperatura, pressão, fluxo e nível é fundamental para garantir a qualidade e a segurança do produto, do ambiente e, é claro, das pessoas.
Os sistemas de controle de processos industriais (SCPI) são a tecnologia que permite que essa tarefa seja realizada de forma automática e eficiente.
Os SCPI usam o processamento em tempo real para coletar dados de sensores e controlar dispositivos, o que por sua vez garante que os processos sejam executados com precisão e dentro dos parâmetros estabelecidos.
Sistemas embarcados
Os sistemas embarcados (embedded systems) são sistemas computacionais baseados em microprocessador ou microcontrolador, projetados para realizar tarefas em tempo real, dentro de um sistema maior.
Como você já deve imaginar, os dois conceitos estão bastante relacionados.
O processamento em tempo real é essencial para os sistemas embarcados porque permite que eles respondam rapidamente às mudanças nas condições do ambiente — o que por sua vez é necessário para garantir o funcionamento eficiente dos dispositivos.
Por exemplo, um controlador de veículos precisa monitorar os sensores do veículo e controlar os sistemas de direção, frenagem e aceleração.
Se um sensor detectar que o veículo está saindo da pista, o controlador de veículos pode aplicar os freios automaticamente para evitar um acidente.
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Sistemas críticos em aviação
Já parou para pensar que a aviação só é possível graças a uma série de sistemas críticos e em tempo real que tornam mais de 200 mil voos diários possíveis (e seguros!) em todo o mundo?
Os sistemas de controle de voo e navegação são o que possibilita a segurança das operações aéreas.
Por exemplo, os movimentos da aeronave, como a altitude, direção e a velocidade, são controladas em tempo real a partir de sensores que coletam informações sobre o estado da aeronave e arredores.
Esses dados são usados para gerar comandos para os controles da aeronave.
Agora, não queira imaginar o que acontece a partir de um simples atraso na recepção de informações ou execução de tarefas nesse contexto — o que, ainda bem, quase nunca acontece.
Equipamentos médicos
Dentro do universo dos cuidados médicos, a instantaneidade provida pelo processamento de dados e execução de tarefas complexas em tempo real é essencial.
Afinal, equipamentos usados para monitorar pacientes dependem dessa tecnologia para fornecer atualizações ao vivo sobre condições vitais.
A agilidade na análise e no processamento de dados médicos é fundamental, sobretudo em emergências onde cada segundo pode fazer diferença entre a vida e a morte.
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Displays inteligentes e computação em tempo real
Mas como fica o processamento em tempo real no contexto dos displays?
Nesse tipo de aplicação, o controlador, independentemente da aplicação (seja CPU, MCU ou SoC), necessita alocar uma significativa parcela de sua capacidade de processamento para gerenciar as demandas gráficas do display, correto?
Em um contexto de displays inteligentes, o controlador assume a forma de um SoC (System on a Chip), ou seja, é um microcontrolador equipado com processadores gráficos dedicados e buffers específicos.
Essa configuração permite que o SoC gerencie de maneira eficiente a carga gráfica e as interfaces do dispositivo em desenvolvimento, liberando a aplicação para responder em tempo real às demais demandas do sistema.
Conclusão
No artigo de hoje, a proposta era explicar o conceito de computação em tempo real e a sua importância nos mais diversos contextos da vida moderna.
No processamento de dados em tempo real, como o próprio termo sugere, a precisão temporal é a sua característica mais importante, pois é o que garante o funcionamento eficiente de uma aplicação.
Por fim, também explicamos como os displays inteligentes otimizam esse tipo de computação em seu funcionamento.
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