Microsoft Word впвс book 2011 sev pa doc

1 Проблемы проектирования встраиваемых
вычислительных систем 
1.1 Встраиваемые вычислительные системы 
1.1.1 Понятие встраиваемой вычислительной системы 
Постоянно растущая потребность в информационно-управляющих 
системах (ИУС) различного назначения на современном этапе заставляет 
разработчиков вычислительной техники активно совершенствовать способы и 
средства их проектирования. 
Значительную долю ИУС составляют встраиваемые системы и сети 
(embedded systems & networks), которые по функциональному назначению и 
конструктивному исполнению тесно связаны с объектом контроля или 
управления. Такие системы называют встраиваемыми или встроенными, мы 
будем рассматривать эти термины как синонимы, с сокращенным обозначением 
«ВсС». 
Встраиваемые вычислительные системы и сети (или просто встраиваемые 
системы, ВсС) находят широкое применение в бытовой электронике, 
промышленной автоматике, на транспорте, в телекоммуникационных системах, 
медицинском оборудовании, в военной и аэрокосмической технике, в других 
областях. Сфера применения ВсС постоянно расширяется и в том или ином 
виде эти системы в ближайшее время проникнут во все области деятельности 
человека. 
Разнообразие задач автоматизации и способов их решения порождает 
огромное число вариантов ВсС. С учетом существующих технических 
ограничений и выделяемых финансово-временных бюджетов выбор варианта 
реализации может превращаться для разработчика в сложную научно-
техническую задачу [32, 85]. Разработчику очень важно иметь четкое 
представление о предмете проектирования, доступных методах и средствах его 
создания, уметь подобрать или создать близкие прототипы. 
В общем случае ВсС являются для разработчиков вычислительной техники 
одним из наиболее сложных объектов проектирования. Даже поверхностный 
анализ типовых требований и ограничений, которые необходимо учитывать при 
создании ВсС, подтверждает это. Вот некоторые примеры [43, 45, 58]. 
Характеристика реактивных систем реального времени: 
• реагируют на состояние внешней среды; 
• постоянный цикл взаимодействия со средой; 
• в идеале, выполняют бесконечный целевой алгоритм; 
• должны учитывать внешние временные ограничения (реальное время). 
Характеристика мобильных массовых ВсС: 

---

8 
• сложный набор функций; 
• работа в режиме реального времени; 
• низкая стоимость производства; 
• низкое энергопотребление; 
• проектируются в сжатые сроки часто малыми рабочими группами; 
• программирование в рамках модели «с учетом вычислительных 
ресурсов», в отличие от подхода «неограниченные ресурсы». 
Характеристика ВсС, выполняемых по технологии «система на кристалле» 
(SOC): 
• сборка «готовых компонентов», зачастую приобретенных у сторонних 
производителей («интеллектуальная собственность»); 
• иерархия «черных ящиков»; 
• проектирование и верификация выполняются больше на системном 
уровне, чем на логическом; 
• акцент на взаимодействие компонент; 
• большая важность программного обеспечения. 
В значительной степени сложность создания ВсС подтверждается и 
отсутствием в литературе четкого определения для этого класса 
вычислительных систем. Приведем некоторые примеры определений [11]. 
«Встроенной системой можно считать любую вычислительную систему, 
которая не является ПК, портативным компьютером (laptop) или большим 
универсальным компьютером (mainframe computer)». 
«Устройство, которое включает в себя программируемый компьютер, но не 
является при этом компьютером общего назначения». 
«Сложно определить. Практически любая вычислительная система, не 
являющаяся настольным компьютером». 
«Система обработки информации, встроенная в какой-либо продукт». 
Диапазон реализаций ВсС, действительно, очень велик. В него попадают и 
простейшие устройства уровня домашнего таймера, и сложнейшие 
распределенные иерархические системы, управляющие критически важными 
объектами. Важно что, проектируя ВсС, разработчик всегда создает