リアルタイム プログラミングとは、リアルタイム システムの要件を満たすように調整されたソフトウェア開発のパラダイムを指します。リアルタイム システムとは、システムが正しく機能するかどうかが、出力の論理的な正確さだけでなく、出力が生成される時間にも依存するシステムのことです。言い換えれば、リアルタイム システムには厳しいタイミング制約があり、リアルタイム プログラミングには、通常はミリ秒、さらにはマイクロ秒単位で測定される事前定義された時間制約内でイベントまたはデータ入力に応答できるソフトウェアの設計と実装が含まれます。
プログラミング パラダイムの文脈では、リアルタイム プログラミングは、航空宇宙、自動車、産業オートメーション、電気通信、ロボティクスなどの分野でアプリケーションを開発するための重要なアプローチとして浮上しています。リアルタイム システムは、大きく 2 つのカテゴリに分類できます。 1 つはハード リアルタイム システムで、締め切りを守れないと壊滅的な結果が生じる可能性があります。もう 1 つはソフト リアルタイム システムで、時折締め切りを守れないことは許容できるものの、全体的なシステムに悪影響を与える可能性があります。システムのパフォーマンス。
リアルタイム プログラミングの根本的な目的は、個々のタスクの実行時間とその相互作用の両方の観点から、予測可能性と決定性を確保することです。これを実現するために、リアルタイム プログラミングは、優先順位ベースのプリエンプティブ スケジューリング、最悪の場合の実行時間推定のための静的コード分析、同時プログラミング構造、時間トリガー アーキテクチャの採用など、さまざまな技術と方法論に依存しています。さらに、アプリケーション開発者は、確定的なスケジューリングとリソース管理を提供するように最適化された特殊なリアルタイム オペレーティング システム (RTOS) を利用することもできます。
リアルタイム プログラミングの重要な側面は、同時実行性、つまり複数のタスクの同時実行を管理する必要があることです。複数のタスクが共有リソース (CPU、メモリ、周辺機器など) をめぐって競合する可能性があり、潜在的なボトルネックや実行時間の不確定性を引き起こす可能性があるため、リアルタイム システムでは同時実行制御が特に重要です。セマフォ、モニター、メッセージ パッシングなどの同時実行制御メカニズムを使用すると、さまざまなタスク間の相互作用を調整し、競合状態やデッドロックを防ぐことができます。
開発者は、リアルタイム プログラミングを扱うときに、限られた処理能力、厳しいメモリ制約、カスタムのハードウェアとソフトウェアの共同設計の必要性など、いくつかの課題に遭遇する可能性があります。これらの課題に対処するために、リアルタイム プログラミングでは、多くの場合、特殊な言語、ライブラリ、ツールセットの使用が必要になります。たとえば、Ada は、高整合性リアルタイム システム用に特別に設計されたプログラミング言語です。同様に、C、C++、Java などのより汎用的なプログラミング言語に対して、特化されたリアルタイム拡張機能が提案されています。
リアルタイム システムは私たちの日常生活にますます浸透しており、その用途は自律走行車制御システムからスマート製造プラント、さらにはインテリジェント医療機器にまで及びます。リアルタイム プログラミングにおける研究開発の取り組みは、そのようなアプリケーションの増え続ける需要を満たすための新しい技術、ツール、および方法論の考案に継続的に焦点を当てています。さらに研究者たちは、新しい形式のリアルタイム コンピューティングを可能にするために、リアルタイム プログラミングと、並列処理や分散システムなどの他のパラダイムとの相乗効果を模索しています。
AppMasterのようなno-codeプラットフォームの領域では、リアルタイム プログラミングは、時間に敏感な処理と意思決定機能を必要とするアプリケーションをユーザーが開発できるようにする上で重要な役割を果たします。 AppMasterリアルタイム プログラミングの根底にある複雑さを抽象化し、直感的なビジュアル インターフェイスをユーザーに提供することで、シチズン開発者であっても、厳格なタイミング制約に準拠したスケーラブルで信頼性の高いリアルタイム アプリケーションを作成できるようにします。この点において、リアルタイム プログラミングは、 no-code開発プラットフォームを使用して効果的に対処できるアプリケーションとユースケースの範囲を拡大するための重要な実現要因として浮上しています。
要約すると、リアルタイム プログラミングは、リアルタイム システムの厳しいタイミング要件を満たすことに重点を置いた特殊なプログラミング パラダイムです。これは、航空宇宙、自動車、ロボット工学、通信など、さまざまなドメインのアプリケーションを扱うソフトウェア開発の重要な分野です。リアルタイム プログラミングには、優先順位ベースのプリエンプティブ スケジューリングや同時実行制御から、特殊な言語やツールに至るまで、いくつかの技術や方法論が含まれています。リアルタイム システムが日常生活でより普及するにつれて、リアルタイム プログラミングは、 AppMasterなどの革新的なno-codeプラットフォームで遭遇するものを含む、さまざまなアプリケーションやユースケースの新たな課題や要求を満たすために進化し、適応し続けています。
