Yerleşik sistem
Bir yerleşik sistem , belirli bir görevde uzmanlaşmış , genellikle gerçek zamanlı , özerk bir elektronik ve bilgisayar sistemi olarak tanımlanır . Terimi, hem de karşılık gelir bilgisayar donanım ve yazılım kullanılabilir. Kaynakları genellikle mekansal (küçültülmüş boyut) ve enerjik (sınırlı tüketim) olarak sınırlıdır.
Tarih
Oldu tanınabilir ilk modern gömülü sistemlerinden biri Apollo Rehberlik Bilgisayar 1967 yılında, yönlendirme sistemi arasında Ay misyonu Apollo tarafından geliştirilen, Charles Stark Draper ait Massachusetts Teknoloji Enstitüsü . Her ay görevi, biri atalet rehberliğinden ve diğeri ay modülünden sorumlu olan iki sistemle (AGC) donatıldı . Projenin başlangıcında, Apollo'nun AGC bilgisayarı, projenin en az güvenilir parçası olarak kabul edildi. Öte yandan, o zamanlar entegre devreler olan yeni bileşenlerin kullanılması sayesinde , görevlerin zaten sayısız risklerinin sözde azaltılmasıyla , faydalı alan ve yükte önemli kazanımlar elde edildi.
kısıtlamalar
Gömülü sistemler önceden tanımlanmış görevleri yerine getirir ve yerine getirilmesi gereken bağlayıcı özelliklere sahiptir; bunlar şunlar olabilir:
-
Sınırlı alan : bellek alanı maksimum birkaç GB düzeyinde sınırlandırılabilir (ancak öğelerin minyatürleştirilmesi sayesinde boyut giderek daha az sınırlı hale geliyor ). Gömülü sistemler, ek maliyetlerden kaçınmak için ihtiyaçları olabildiğince doğru bir şekilde karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır;
-
Hesaplama gücü : Önceden tanımlanmış görevin ihtiyaçlarını ve zaman kısıtlamalarını karşılamak için sadece gerekli olan hesaplama gücünün olması tavsiye edilir. Bu, cihazın ek maliyetinden ve aşırı enerji tüketiminden (elektrik akımı) kaçınmak için;
-
Özerklik : belirli prototipler için pil ve/veya güneş panelleri ve hatta yakıt hücrelerinin kullanılması nedeniyle enerji tüketimi mümkün olduğunca düşük olmalıdır ;
-
Zamansal : yürütme kez ve bir görev zamansal son edilir tespit (tarihleri bilinen veya sınırlı önsel ). Bu son kısıtlama, genellikle bu tür sistemlerin gerçek zamanlı özelliklere sahip olduğu anlamına gelir ;
-
Gönderen güvenilirliğine gömülü sistemlerin bazı başarısız olur için, onlar tehlikeye insan hayatını koymak veya önemli bir yatırım tehlikeye. Daha sonra “kritik” oldukları ve asla başarısız olmamaları gerektiği söylenir. By "başarısız asla" , doğru sonuçlar, kullanıcılar tarafından beklenen süreler içinde ilgili ve bunu vermek için her zaman anlamak gerekir (makine ve / veya insanlarda) sözü sonuçları;
Mimari
Gömülü sistemler genellikle , yazılım kısmı kısmen veya tamamen donanımda programlanmış, genellikle salt okunur bellekte (ROM) , EPROM , EEPROM , FLASH , vb. bellekte düşük güç tüketen mikroişlemciler veya mikro denetleyiciler kullanır . (buna ürün yazılımı denir ).
özellikleri
- Birden çok görevi yerine getiren evrensel sistemler yerine, gömülü sistemler belirli görevleri gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. Bazıları, güvenilirlik ve karlılık nedenleriyle gerçek zamanlı kısıtlamaları karşılamalıdır. Birkaç performans kısıtlaması olan diğerleri, sistemi basitleştirmeyi ve üretim maliyetlerini düşürmeyi mümkün kılar.
- Gömülü sistemler her zaman bağımsız modüller değildir. Çoğu zaman kontrol ettikleri cihaza entegre edilirler.
- Yazılım gömülü sistemler için yaratılmış yazılım denir. Sabit sürücü yerine salt okunur bellekte veya flash bellekte depolanır. Çoğunlukla sınırlı malzeme kaynaklarıyla çalışır: küçük boyutlu ekran ve klavye veya hatta eksik, az bellek, nispeten düşük hesaplama kapasiteleri.
Kullanıcı arayüzü
Bazı yerleşik sistemlerde bir kullanıcı arayüzü bulunmayabilir (bu nedenle bunlar tek bir görevde uzmanlaşmıştır). Ancak bu arayüz aynı zamanda bir bilgisayar işletim sistemininkine de benzer olabilir (örneğin bir PDA ).
- En basit sistemlerde sadece düğmeler, LED'ler bulunur .
- En karmaşık sistemler, alanı en aza indirmek için bir dokunmatik ekrana veya hatta düğmeli bir ekrana sahip olabilir. Butonların anlamı ekrana göre değişir ve istenilen fonksiyona işaret edilerek doğal olarak seçim yapılır.
- El bilgisayarlarında genellikle gezinme için bir "joystick" tarzı düğme bulunur .
- Web'in patlaması ile birlikte gömülü sistem üreticileri yeni bir seçenek ortaya çıkardılar: ağ bağlantısı üzerinden web sayfası tarzı bir arayüz. Bu, gerektiğinde başka bir bilgisayarda tam bir arabirim sağlarken karmaşık bir sistemin maliyetini önler. Kalıcı uzak kurulumlar, özellikle yönlendiriciler için başarılı arayüz .
- Bazı yerleşik sistemlerde otomatik konuşma tanıma özelliğine sahip bir ses arabirimi bulunur
Güvenilirlik
Gömülü sistemler çoğunlukla uzun yıllar boyunca hatasız çalışması gereken makinelerde bulunur ve bazı durumlarda hatalar oluştuğunda kendilerini düzeltir. Bu nedenle yazılımlar her zaman PC'lere yönelik yazılımlardan daha dikkatli geliştirilir ve test edilir. Güvenilir olmayan hareketli parçalar (örn. disk sürücüleri, düğmeler veya anahtarlar) yasaktır.
Güvenilirlik sorusu şunları içerebilir:
- Sistem onarımlar için kapatılamaz veya erişilemeyen onarımlardır.
Çözüm, ek yedek parçalar veya kısmi çalışma sağlayan yazılımın "yumuşak modu" olabilir.
Örneğin: denizaltı kabloları, seyir fenerleri, sondaj kuyuları vb.
- Güvenlik nedeniyle sistem çalışır durumda tutulmalıdır. Çoğu zaman, yedeklemeler bir operatör tarafından gerçekleştirilir.
Bu durumda, "yumuşak mod" tolere edilir.
Örneğin: reaktör kontrol sistemleri, kimya fabrikaları, tren sinyalleri vb.
Örneğin: köprü veya asansör sistemleri , fon transferleri, ticaret odaları, otomatik satış veya hizmetler vb.
Uygulama alanları
Gömülü sistemler bulduğumuz alanlar giderek daha çoktur:
-
Astronotik : roket , yapay uydu , uzay sondası , vb.
-
Endüstriyel programlanabilir mantık denetleyicisi, kontrol komutu
-
Aletler : televizyon , mikrodalga fırın
- Çevre
- tıbbi ekipman
-
Otomatik vezne makinesi (ATM)
-
yazdırma : çok işlevli yazıcı , fotokopi makinesi , vb.
-
Bilgi işlem : sabit disk , disket sürücüsü vb.
- Metroloji
-
Askeri : füze , radar
-
Multimedya : video oyun konsolu , kişisel asistan
-
Telekomünikasyon : Set üstü kutu , telefon , yönlendirici , güvenlik duvarı , zaman sunucusu , Cep telefonu .
-
Ulaştırma : Otomotiv , Havacılık ( aviyonik ), Demiryolları vb.
Gömülü sistemlerin geliştirilmesi
Gömülü sistemlerin geliştirilmesi, hem elektronik hem de bilgisayar bilimi bilgisini gerektirir. Yerleşik bir sistem oluşturmak için gereken ekipmanlar arasında şunlar yer alır:
- Kullanılan bileşenlerle ilgili belgeler ( veri sayfası ). Geliştirme için ilk bilgi kaynağıdır!
- Elektronik mühendisinin temel araçları ( havya , izolatör vb.)
- Zaman analizi araçları: osiloskop, mantık analizörü vb.
- Temel bileşenler ( dirençler , kapasitörler vb.)
- Bir mikroişlemci veya mikrodenetleyici
- Bir çapraz derleyici (çapraz derleyici olarak da bilinir)
- Bir mikrodenetleyici programcısı veya yerinde bir programcı
- Bir devre-emülatörü ya da (ICE Devre Öykünücüsünde ). Bu ekipman, donanım ve yazılım hata ayıklamasına izin verir ( yazılım kaynağı düzeyinde hata ayıklama olasılığı ), ancak pahalı kalır.
- Bir JTAG probu . Ucuz ve yaygın olarak kullanılan JTAG probu, yalnızca yerinde yazılım hata ayıklamasına (kayıtları, bellekleri, çevre birimleri vb. okuma/değiştirme) sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bazı yongalarda olduğu gibi dahili veya harici mikrodenetleyicilerin FLASH belleğini programlamaya da izin verir . üreticiden NXP
-
Sistem mühendisliği : dijital teknolojileri içeren sistemleri tanımlamak, geliştirmek ve dağıtmak için çok disiplinli yaklaşım .
Pazar ve istihdam
2013 yılında, farklı ekonomik sektörler arasında kesişen yerleşik sistemler, Fransa'da 73 milyar Euro veya GSYİH'nın %3,7'si değerinde bir pazarı temsil ediyordu. İstihdam açısından sektör, işgücünün %1.3'ünü veya 387.500 kişiyi bir araya getiriyor.
Notlar ve referanslar
-
Octave Letellier , “ AI Gömülü - gömülü AI için yeni alan kullanımları sayesinde ” üzerine, Bpifrance Le Hub ,10 Ocak 2018( 5 Ekim 2020'de erişildi )
-
SPIFI Yeni Fikir [1]
Şuna da bakın:
Dahili bağlantılar
Dış bağlantılar