Realtime-overwegingen en latency

Heapbewerkingen zijn onvoorspelbaar door fragmentatie en beslissingen van de geheugentoewijzer. Wijs geheugen bij het opstarten toe en gebruik het opnieuw. Coderingsstandaarden voor embedded systemen verbieden new buiten de initialisatie vaak.

Het gooien van uitzonderingen heeft onvoorspelbare kosten. De meeste realtime-C++-code wordt gecompileerd met -fno-exceptions.

Virtuele functies voegen een indirectielaag toe en kunnen de vertakkingsvoorspelling verstoren. Gebruik templates of CRTP voor statische polymorfie.

Vergrendelingen kunnen prioriteitsinversie veroorzaken — een thread met lage prioriteit die een vergrendeling vasthoudt, blokkeert een thread met hoge prioriteit. Lockvrije gegevensstructuren voorkomen dit probleem.

Als je vergrendelingen moet gebruiken, geef dan de voorkeur aan vergrendelingen die prioriteitsovererving ondersteunen — het besturingssysteem verhoogt tijdelijk de prioriteit van de thread die de vergrendeling bezit.

Analyseer het slechtste pad door je code. Met hulpmiddelen en handmatige analyse schat je het maximale aantal klokcycli dat een functie kan gebruiken. WCET bepaalt planningsbeslissingen.

Gebruik voor harde realtime een RTOS (FreeRTOS, Zephyr, VxWorks) of werk zonder besturingssysteem. Besturingssystemen voor algemeen gebruik kunnen je taak voor onbepaalde tijd vertragen.

Cachemissers en TLB-missers veroorzaken onvoorspelbare vertragingen. Vergrendel gegevens in de cache of gebruik scratchpad-RAM voor de meest kritieke delen.

Wijs geheugen toe uit vooraf ingerichte pools in plaats van uit de algemene heap. Toewijzen en vrijgeven duurt een constante tijd. Veel embedded-C++-projecten gebruiken uitsluitend zulke pools.

Prestaties op een werkstation zeggen weinig over prestaties op een MCU. Meet altijd op de doelhardware met een realistische belasting.

Realtime-C++ geeft de voorkeur aan voorspelbaarheid boven piekprestaties. Vermijd de heap, uitzonderingen, virtuele aanroepen en door het besturingssysteem beheerde vergrendelingen. Gebruik statisch geheugen, geheugenpools en lockvrije structuren en analyseer de uitvoeringstijd in het slechtste geval. Meet prestaties op het daadwerkelijke doelplatform.