ข้อควรพิจารณาสำหรับระบบเรียลไทม์และเวลาแฝง

ระบบเรียลไทม์ต้องตอบสนองภายในกำหนดเวลา หากพลาดกำหนดเวลา ระบบจะล้มเหลว:

• เรียลไทม์แบบเคร่งครัด — การพลาดกำหนดเวลาถือเป็นความล้มเหลวของระบบ (งานด้านการแพทย์ ระบบอากาศยาน)
• เรียลไทม์แบบยืดหยุ่น — การพลาดกำหนดเวลาทำให้คุณภาพลดลง แต่ยังยอมรับได้ (เสียง วิดีโอ)

โค้ดเรียลไทม์ให้ความสำคัญกับระยะเวลาที่คาดการณ์ได้มากกว่าประสิทธิภาพสูงสุด ฟังก์ชันที่ใช้เวลา 10 ไมโครวินาทีเสมอย่อมดีกว่าฟังก์ชันที่ใช้เวลา 1–20 ไมโครวินาที

การทำงานกับฮีปคาดการณ์ได้ยาก ทั้งจากการกระจายตัวของหน่วยความจำและการตัดสินใจของตัวจัดสรร ให้จัดสรรหน่วยความจำตอนเริ่มต้นแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ มาตรฐานการเขียนโปรแกรมแบบฝังตัวมักห้ามใช้ new นอกช่วงเริ่มต้น

การโยนข้อยกเว้นมีต้นทุนที่คาดการณ์ได้ยาก โค้ด C++ แบบเรียลไทม์ส่วนใหญ่คอมไพล์ด้วย -fno-exceptions

ฟังก์ชันเสมือนเพิ่มการอ้อมผ่านอีกชั้นหนึ่ง และอาจรบกวนการคาดการณ์การแยกแขนง ให้ใช้แม่แบบหรือ CRTP สำหรับพหุรูปแบบแบบคงที่

ล็อกอาจทำให้เกิดการกลับลำดับความสำคัญ — เธรดที่มีลำดับความสำคัญต่ำและถือล็อกอยู่จะขัดขวางเธรดที่มีลำดับความสำคัญสูง โครงสร้างข้อมูลไร้ล็อกช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้

หากจำเป็นต้องใช้ล็อก ให้เลือกล็อกที่รองรับการสืบทอดลำดับความสำคัญ — ระบบปฏิบัติการจะเพิ่มลำดับความสำคัญของเธรดที่ถือล็อกไว้ชั่วคราว

วิเคราะห์เส้นทางที่ใช้เวลามากที่สุดในโค้ดของคุณ เครื่องมือและการวิเคราะห์ด้วยตนเองช่วยประมาณจำนวนรอบสูงสุดที่ฟังก์ชันอาจใช้ WCET เป็นปัจจัยกำหนดการตัดสินใจด้านการจัดตารางเวลา

สำหรับระบบเรียลไทม์แบบเคร่งครัด ให้ใช้ RTOS (FreeRTOS, Zephyr, VxWorks) หรือทำงานบนฮาร์ดแวร์โดยตรง ระบบปฏิบัติการสำหรับใช้งานทั่วไปอาจทำให้งานของคุณล่าช้าโดยไม่มีกำหนด

การพลาดแคชและการพลาด TLB ทำให้เกิดการหยุดรอที่คาดการณ์ได้ยาก ให้ล็อกข้อมูลไว้ในแคช หรือใช้ RAM แบบ scratchpad สำหรับส่วนที่สำคัญที่สุด

จัดสรรหน่วยความจำจากพูลที่กำหนดขนาดไว้ล่วงหน้าแทนฮีปทั่วไป การจัดสรรและคืนหน่วยความจำใช้เวลาคงที่ โครงการ C++ แบบฝังตัวจำนวนมากพึ่งพาพูลเหล่านี้เพียงอย่างเดียว

ประสิทธิภาพบนเวิร์กสเตชันแทบไม่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพบน MCU ให้ทดสอบประสิทธิภาพบนฮาร์ดแวร์เป้าหมายเสมอ โดยใช้ภาระงานที่ใกล้เคียงการใช้งานจริง

C++ แบบเรียลไทม์ให้ความสำคัญกับความคาดการณ์ได้มากกว่าประสิทธิภาพสูงสุด หลีกเลี่ยงฮีป ข้อยกเว้น การเรียกแบบเสมือน และล็อกที่จัดการโดยระบบปฏิบัติการ ให้ใช้หน่วยความจำแบบคงที่ พูลหน่วยความจำ และโครงสร้างไร้ล็อก พร้อมวิเคราะห์เวลาการทำงานในกรณีเลวร้ายที่สุด วัดประสิทธิภาพบนเป้าหมายจริง