Лекция 1: Введение во встроенные системы

Лекция 1: Введение во встроенные системы

План:
1. Базовое понимание встроенных систем

2. Типы встроенных систем
3. Внедрение встроенных систем

Встроенные системы обычно разрабатываются для оной прикладной задачи или класса таких задач и имеет предопределенное множество ресур-сов и функций .

Существует множество определений термина «встроенная система»
(embedded system), приведем некоторые из них :
• Встроенные вычислительные системы (ВВС) – специализированные
(заказные) вычислительные системы (ВС), непосредственно взаимо-действующие с объектом контроля или управления и объединенные с ним единой конструкцией.
• Встроенная вычислительная система – специализированная
информационно-управляющая система (ИУС) для выполнения
определенного набора функций.
• Встроенная вычислительная система – любая система, которая
использует компьютер как элемент, но чья основная функция не есть
функция компьютера. Примеры ВВС: DVD-проигрыватель,
светофорный объект, банкомат, паркомат и т.д.
• Встраиваемой системой можно считать любую вычислительную
систему, которая не является ПК, портативным компьютером (laptop)
или большим универсальным компьютером (mainframe computer).
• Встроенная вычислительная система – устройство, которое вклю
себя программируемый компьютер, но не является при этом
компьютером общего назначения.
• Встроенная вычислительная система – практически любая
вычислительная система, не являющаяся настольным компьютером.
• Встроенная система – система специального назначения, в которой
вычислительный элемент полностью встраивается в устройство,
которым она управляет. В отличие от универсального компьютера,
встроенная система выполняет одну или несколько предопределенных
задач, обычно с очень конкретными требованиями. В техническом
смысле встроенная система взаимодействует с окружающей средой
контролируемым образом, удовлетворяя ряд требований на способность
реагировать в смысле качества и своевременности. Как правило, она
должна удовлетворять требованиям реализации, таким как стоимость,
потребляемая мощность и использование ограниченных физических
ресурсов. В идеале она должна взаимодействовать со средой в течение
всей жизни объекта.
Встраиваемые вычислительные системы можно классифицировать:
• по области применения/назначению;
• по различному соотношению информационных и управляющих
функций, т.е. система преимущественно информационная (система
сбора данных) или управляющая (система автоматического управления);
• по пространственной локализации аппаратных блоков:
a) пространственно локализованные;
b) пространственно рассредоточенные.
• по различному соотношению вычислительной (обработка данных) и
коммуникационной (функция ввода-вывода данных) составляющей;
• по степени участия человека:
a) автоматические системы – системы, в которых оператор выполняет
только функции начальной настройки и оперативной корректировки
параметров и режимов работы системы. Функции сбора данных,
передачи и исполнения команд управления, оперативной выработки
команд управления происходят без участия человека;
b) автоматизированные системы – системы, в которых оператор
частично или в полном объеме обеспечивает оперативную обработку
данных и формирование команд управления исполнительными
устройствами (например, телеуправление).
• по организации обработки данных/вычислений (централизованные/
децентрализованные);
• по распараллеливанию на уровне задач и/или функций между
физическими/логическими модулями системы.
Особенность работы встроенной системы состоит в наличии
необходимости работы в реальном масштабе времени (или просто в реальном времени).
Робот, такой как марсоход, показанный на рисунке 1.1, является встроенной системой. Сотовый телефон, PDA, или портативный мультимедиа плеер, показанные на рисунке 1.2, являются встроенными устройствами. Даже электрическая зубная щетка, показанная на рисунке 1.2, является встроенной системой. Небольшой микроконтроллер в зубной щетке обеспечивает программируемое управление скоростью и индикацию состояния заряда батареи. Высококачественные автомобили могут содержать около ста встроенных микроконтроллеров. Типичное домовладение среднего класса имеет около пятидесяти встроенных устройств. Для каждого ПК в мире имеется более сотни встроенных устройств. В общей сложности, встроенные устройства составляют большую часть мирового производства микропроцессоров.