Quelltext der Seite Echtzeitverarbeitung

{{Dieser Artikel|behandelt den Begriff in der [[Informationstechnik]]. Zu weiteren Bedeutungen siehe [[Echtzeit (Begriffsklärung)]].}}

Der Begriff '''Echtzeit''' ({{enS|real-time}}) charakterisiert den Betrieb von [[Echtzeitsystem]]en, die bestimmte Ergebnisse zuverlässig innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, zum Beispiel in einem festen Zeitraster, liefern können.

== Definition ==
Die Definition der inzwischen durch DIN ISO/IEC 2382 abgelösten Norm DIN 44300 (Informationsverarbeitung), Teil 9 (Verarbeitungsabläufe) lautete:

{{Zitat|Unter Echtzeit versteht man den Betrieb eines Rechensystems, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebsbereit sind, derart, dass die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. Die Daten können je nach Anwendungsfall nach einer zeitlich zufälligen Verteilung oder zu vorherbestimmten Zeitpunkten anfallen.|ref=<ref>[https://books.google.de/books?id=xyCGFox6XCUC&pg=PA39&dq=echtzeit+begriff&hl=de&sa=X&ei=PWvMUbGGHKiN7AbV2oHoCA#v=onepage&q=echtzeit%20begriff&f=false Softwareentwicklung Eingebetteter Systeme: Grundlagen, Modellierung].</ref>}}

Durch die Hardware und Software muss sichergestellt werden, dass keine Verzögerungen auftreten, welche die Einhaltung dieser Bedingung verhindern könnten. Die Verarbeitung der Daten muss dabei nicht besonders schnell erfolgen, sie muss nur ''garantiert schnell genug'' für die jeweilige Anwendung erfolgen.<ref>{{Literatur |Autor=Irv Englander, Wilson Wong |Titel=The architecture of computer hardware, systems software, and networking: An information technology approach |Hrsg=John Wiley & Sons |Auflage=6th Edition |Datum=2021 |ISBN=978-1-119-49484-3 |Seiten=278}}</ref>

Der [[Duden]] bietet für ''Echtzeit'' zwei Beschreibungen an, einerseits als eine „vorgegebene Zeit, die bestimmte Prozesse einer elektronischen Rechenanlage in der Realität verbrauchen dürfen“, sowie als „simultan zur Realität ablaufende [[Zeit]]“. Für ''Echtzeitbetrieb'' in der EDV gibt der Duden folgende Bedeutung an: „Arbeitsweise einer elektronischen Rechenanlage, bei der das Programm oder die Datenverarbeitung (nahezu) simultan mit den entsprechenden Prozessen in der Realität abläuft“.<ref>[https://www.duden.de/rechtschreibung/Echtzeit ''Echtzeit''] in duden.de, abgerufen am 13. Juni 2013.</ref>

== Eigenschaften ==
=== Reaktionszeit ===
Der Begriff Echtzeit sagt etwas über die Fähigkeit eines Systems aus, auf ein Ereignis innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens zu reagieren. Der Begriff sagt nichts über die Geschwindigkeit oder Verarbeitungsleistung eines Systems aus. In der Umgangssprache wird dies fälschlicherweise jedoch oft so verwendet, anstelle der zutreffenderen Begriffe ''[[Latenzzeit (Technik)|verzögerungsarm]]'' oder ''verzugsarm''.

So werden etwa bei [[Neartime-Daten]] von Wettersatelliten wie bei [[EUMETSAT]] auch einige Stunden alte Messungen noch als ''Real-time-Daten'' bezeichnet.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.eumetsat.int/website/home/Images/RealTimeImages/index.html |wayback=20141106192909 |text=''Real Time Images'' |archiv-bot=2023-04-18 16:03:55 InternetArchiveBot }} (zeitnah in der Wetterbeobachtung zu „Echtzeit-Bildern“ verarbeitete Satellitendaten bei [[EUMETSAT]]), abgerufen am 29. Juli 2013.</ref> Auch bei Anwendungen wie [[Fahrgastinformation]]s-Systemen ([[Dynamische Fahrgastinformation]]) mit Weiterverarbeitung der Daten im Minutenbereich wird von Echtzeit gesprochen.

Je nach Art der Anwendung kann sich diese [[Latenzzeit (Technik)|Verzögerungszeit]] innerhalb eines weiten Bereichs bewegen:
* Für Einsatzbereiche wie Temperaturregelungen oder Füllstandsüberwachungen sind häufig Reaktionszeiten von einigen Sekunden ausreichend [realisiert mit günstigen [[Mikrocontroller]]n, einfache [[Speicherprogrammierbare Steuerung]] (SPS)].
* Automatisierungslösungen mit einer [[Speicherprogrammierbare Steuerung|Speicherprogrammierbaren Steuerung]] (SPS) oder auf einem [[Feldbus]]system basierende Produktionslinien kommen typischerweise mit Reaktionszeiten im [[Millisekunde]]n-Bereich aus.
* Interaktive-Anwendungen auf dem [[Computer]] wie [[Computerspiel|Spiele]] oder [[Demoszene|Demos]]<ref name="CESCG-2002">{{cite web|author=Boris Burger, Ondrej Paulovic, Milos Hasan|url=https://old.cescg.org/CESCG-2002/BBurger/ |work=CESCG-2002|title=Realtime Visualization Methods in the Demoscene |publisher=[[Technische Universität Wien]] |language=en|date=2002-03-21|accessdate=2011-03-21}}</ref> erfordern bei der Aktualisierung der [[On-Screen-Display|Bildschirmanzeige]] Reaktionszeiten von ≤&nbsp;63&nbsp;ms (≥&nbsp;15–16 [[Bildfrequenz|Bilder pro Sekunde]]), um als flüssiger Ablauf wahrgenommen zu werden.
* Bei den Reaktionszeiten von Computer-Programmen auf Eingaben durch Anwender mit [[Eingabegerät]]en ([[Tastatur]], [[Computermaus]] etc.) sind ≤&nbsp;10&nbsp;ms gefordert, um subjektiv als ''sofort'' wahrgenommen zu werden.
* Schnelle digitale [[Regelungstechnik|Regelungen]], Steuerungen, Filterungen und Überwachungen, Messdaten-Onlineauswertung benötigen häufig Echtzeit-Systeme, die im Mikrosekunden-Bereich arbeiten.

=== Echtzeit-Qualität ===
Zur Beschreibung einer Steuerungs- und Regelungsaufgabe reicht es aber nicht aus, eine Echtzeit über die Reaktionszeit zu definieren. Um die Anforderungen an Echtzeitsysteme klarer zu fassen, wird häufig noch die Zuverlässigkeit bei der Erfüllung dieser Reaktionszeit definiert. Hierzu wird meistens zwischen harter Echtzeit (englisch {{lang|en|''hard real-time''}}) und weicher Echtzeit (englisch {{lang|en|''soft real-time''}}) unterschieden:
* ''harte Echtzeit'' garantiert, dass die definierte Reaktionszeit niemals überschritten wird. Auf diese Eigenschaft kann man sich beim Einsatz eines harten [[Echtzeitsystem]]s verlassen, zum Beispiel bei der Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Sensordaten bei einem [[Crashtest]].
* ''weiche Echtzeit'', hier ist eine Reaktionszeit nur [[Statistik|statistisch]] garantiert. Solche Systeme arbeiten zwar ''typischerweise'' alle ankommenden Eingaben schnell genug ab, jedoch ist dies nicht garantiert. Die [[Antwortzeit]] erreicht beispielsweise einen akzeptablen [[Mittelwert]] oder ein anderes statistisches Kriterium. Ein Überschreiten der Zeitanforderung führt nicht zu Fehlern oder anderen technischen Problemen.<ref name="Echtzeitsysteme-S321">{{Literatur | Autor=Heinz Wörn, Uwe Brinkschulte | Titel=Echtzeitsysteme. Grundlagen, Funktionsweisen, Anwendungen | Auflage= | Verlag=Springer | Ort= Berlin u. a.| Jahr=2005 | ISBN=3-540-20588-8 |Seiten=321 | DOI=10.1007/b139050}}</ref>
* ''feste Echtzeit'' wird manchmal verwendet, um eine schärfere Anforderung als bei der harten Echtzeit zu definieren. Bei der festen Echtzeit ist keine Variation auch nach unten bei der Reaktionszeit erlaubt ([[Isochronität]]). Ein praktisches Beispiel wäre ein [[Analog-Digital-Umsetzer|ADC]]-Baustein, der idealerweise mit einer fixen Taktrate arbeiten sollte (in der Realität durch [[Jitter]] des Takts eingeschränkt).

== Anwendungen ==
{{Belege fehlen|1=Bitte weitere Belege hinzufügen! --[[Benutzer:LudwigSebastianMicheler|LudwigSebastianMicheler]] ([[Benutzer Diskussion:LudwigSebastianMicheler|Diskussion]]) 05:23, 24. Jul. 2013 (CEST)|2=Die folgende von mir eingefügte Übersicht}}
Anwendungen ''in Echtzeit'' sind beispielsweise:

* [[Echtzeituhr]]en,
* das [[Global Positioning System]] (GPS),
* der [[Hochpräziser Echtzeit-Positionierungs-Service|Hochpräzise Echtzeit-Positionierungs-Service]] und der [[Austrian Positioning Service]],
* Echtzeit-[[Fahrgastinformation]]s-Systeme als [[Dynamische Fahrgastinformation]] beispielsweise im [[Verkehrsverbund Region Kiel]] oder der [[Straßenbahn Potsdam]], eingebunden auch in [[Google Maps]],
* der [[Bildfahrplan]] bei Bahnen, [[Binnenschifffahrtsinformationsdienst]]e in der Binnenschifffahrt,
* die [[Echtzeit-Lokalisierung]] in der Funknavigation und beim [[Flightradar24]] als [[cyber-physisches System]],
* Intelligent information system supporting observation, searching and detection for security of citizens in urban environment ([[INDECT]]), etwas komplizierter als das altbewährte [[Prüfblatt]] für die Echtzeiterfassung,
* das [[Realtime-Decision-System]] (ein Echtzeitentscheidungssystem im Telefon-Marketing), sowie [[Real Time Bidding]] als Auktionsmodell in der Werbung,
* der [[Echtzeitkurs]] an der Börse,
* [[Twitter]] und [[Chat]],
* die [[Kollaborative Textbearbeitung in Echtzeit]],
* Intelligent Teaching And Learning with Computers ([[iTALC]]) und weitere Anwendungen bei der [[Real-time Collaboration]],
* [[Live-Streaming]] und anderen [[Streaming Media]],
* die [[Virtuelle Realität]] oder die weniger rechnerintensive [[3D-Echtzeit]],
* Anwendungen in der [[Digitale Kunst|Digitalen Kunst]], dem [[Speedpainting]] oder der [[Physikalische Modellierung (Klangerzeugung)|Physikalischen Modellierung der Klangerzeugung]] in [[Computermusik]] und [[Live-Elektronik]],
* Echtzeit Computerspiele wie beispielsweise [[Echtzeit-Strategiespiel]]e,
* Anwendungen in der [[Wetterbeobachtung]] wie beim [[Castor (Satellit)|Satelliten Castor]],
* in der Energie- und Umwelttechnik wie bei [[Intelligenter Zähler|Intelligenten Zählern]], dem [[Intelligentes Stromnetz|Intelligenten Stromnetz]] oder [[Umweltinformationssystem]]en wie das Fernerkundungsprogramm [[Spot Vegetation]],
* ein [[Manufacturing Execution System]] in der Produktionstechnik,
* [[Laser Speckle Extensometer]] zur Verformungsmessung,
* das [[Echtzeit-MRT]], [[4D-Ultraschall]], die [[Farbkodierte Doppler-Sonografie]], das [[Neurofeedback]] in der Medizin,
* das Echtzeit-PCR (englisch: [[Real Time Quantitative PCR]]), eine Vervielfältigungsmethode für Nukleinsäuren,
* wissenschaftliche Anwendungen wie bei der [[Photoemissionselektronenmikroskopie]], dem [[Collider Detector at Fermilab]], der [[Kernquadrupolresonanz-Spektroskopie]], oder der [[Gravitationswellendetektor]] bei der Erforschung der [[Gravitationswelle]].

Geschieht die Aufzeichnung mit Sensoren und [[Hochgeschwindigkeitskamera]]s in Echtzeit, so können später die aufgezeichneten Daten auch langsamer (in [[Zeitlupe]]) wiedergegeben werden. Andererseits lassen sich manche physikalischen [[Mathematisches Modell|Modelle]] sehr viel schneller durchrechnen als in Echtzeit, etwa die [[Sternentstehung]] in einer Gas- und Staubwolke. Hier ist die Wiedergabe im [[Zeitraffer]] für die (wissenschaftliche) Interpretation angebracht.

== Siehe auch ==
* [[Echtzeitsystem]]
* [[Echtzeitbetriebssystem]]
* [[Echtzeitüberweisung]]
* [[Neartime-Daten]]
* [[Gleichzeitigkeit]]

== Literatur ==
* Kaul, Susanne (Hg.); Brössel, Stephan (Hg.): ''Echtzeit im Film. Konzepte – Wirkungen – Kontexte'', Fink 2020, ISBN 978-3-8467-6251-6.

== Weblinks ==
[[Kategorie:Wikipedia.de Artikel]]
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Angewandte Informatik]]
[[Kategorie:Zeit]]