Hans Hansson har haft en central roll i etablerandet av realtidssystem som ämnesområde vid svenska högskolor.

Han är professor på Mälardalen Real-Time Research Centre som sedan starten 1997 vuxit till ett sjuttiotal forskare och doktorander.

- I år blir det rena ketchupeffekten: 18 forskarexamina, från att under några år legat på 4-5, berättar Hans Hansson.

En av hans tidigare skapelser är Artes, det nationella nätverket för forskning och utbildning i realtidssystem. Artes ansvarar indirekt för att realtidssystem idag är standardkurs på svenska högskolor.

Nätverket har producerat 73 forskarexamina på sex år.

- Artes innebar ett rejält uppsving för realtidsforskningen i Sverige, säger Hans Hansson.

Det har varit en mötesplats för doktorander från datateknik, datavetenskap, reglerteknik, mekatronik och elektronik.

- Annars lever de i skilda världar. De kommer från olika ämnen med olika utbildningar och skilda verktyg och synsätt, säger Hans Hansson.

När datavetaren och reglerteknikern samarbetar har de olika perspektiv på realtidssystemet. Reglerteknikern simulerar processreglering i Matlab eller Simulink. Han ger datavetaren ett antal tidsgränser. Denne räknar fram ett passande tidsschema och skriver och verifierar programkod.

- Det finns mycket att vinna på att kombinera deras olika beskrivningar, säger Hans Hansson.

Reglersystem är tåligare än datavetare tror.

- De klarar oftast missade samplingar, en deadline är ofta bara baserad på en tumregel, säger Hans Hansson.

Skillnaderna i verktyg leder till överdrivna marginaler. Det finns utrymme att sänka kraven.

- Man skulle kunna bygga till mycket lägre kostnad om man tillät sig att missa någon enstaka deadline ibland, säger Hans Hansson.

Bollad modell kan optimeras

En lösning skulle kunna se ut på följande sätt. Istället för ett tidsschema returnerar datavetaren en modell av exekveringen som bland annat beskriver variationer i svarstider och annan instabilitet. Reglertekniker och datavetare kan sedan bolla modellen mellan sig. Det ger en mer optimerad lösning.

Det går att hushålla med tillförlitlighet på motsvarande sätt. Man kan så att säga betala för enklare programvara med bättre hårdvara. Om hårdvaran är tillförlitlig kan man missa ytterligare några tidsgränser.

Men varför sänka kraven?

- Industrin vill kostnadsoptimera, säger Hans Hansson.

Av samma skäl går det att ifrågasätta traditionen att välja hård realtid för inbyggda system.

Mjuk realtid är billigare, den utnyttjar hårdvaran bättre. Dessutom har mjuka realtidssystem med tiden blivit "hårdare". De har börjat tillämpa samma teknik för till exempel schemaläggning.

- Det viktiga är att kunna förutsäga systemets beteende, inte att garantera absoluta krav. Om man vet på vilket sätt ett system är otillförlitligt, kan man fatta upplysta beslut, säger Hans Hansson.

Resonemanget gäller mjuka realtidssystem, inte så kallad "best effort"-system.

- Best-effort är den dominerande metoden i industrin idag, säger Hans Hansson.

Best-effort försöker hantera resurserna på bästa möjliga sätt, men har egentligen ingen koll på vad som händer. Genom intrimning och överdimensionering försäkrar man sig om ett tillräckligt bra system.

- Mjuka system däremot släpper lite på tyglarna. Men det går fortfarande att kvantifiera hur de uppfyller tidskraven.

Bilar är en typ av realtidssystem som alltid intresserat Hans Hansson. De är komplexa system. Lyxbilar kan idag ha hundra processornoder.

Det pågår ett teknikskifte med införandet av tidsstyrda realtidsbussar som Flexray och TTA. Det är teknik som stammar från äldre forskning.

Nästa utmaning är komponentorientering - att pussla ihop realtidssystem av separata programkomponenter, kanske inhandlade av olika leverantörer.

Processornoder i fordon utför idag oftast bara en funktion vardera.

- Nu vill vi ha färre noder som var och en gör flera saker, säger Hans Hansson.

Det skulle utnyttja hårdvaran bättre och tillåta att programkod återanvänds.

En förebild är pc-operativsystemet Windows och dess COM-programkomponenter som laddas allteftersom de anropas.

Pc-världen har dock ringa krav på robusthet och prestanda. Säkerhetskritiska realtidssystem kommer troligen inte kunna gå lika långt.

- Jag tror inte att dynamisk laddning kommer att vara realistiskt för de kritiska delarna av ett fordons styrsystem, säger Hans Hansson.

Jan Tångring