Laptops og indlejrede systemer udgør rygraden i vores hverdag og måske den globale økonomi. Sandsynligvis fordi folk over hele verden bruger bærbare computere til at udføre en række opgaver hver dag, er den brede offentlighed bekendt med begreberne bærbare computere.
Hver dag, uanset om du ved det eller ej, bruger du et indlejret system til at udføre en bestemt funktion. Men i modsætning til bærbare computere har få mennesker uden for programmerings- og ingeniørområdet hørt om indlejrede systemer, og endnu færre ved, hvad de er.
Denne artikel fortæller dig, om bærbare computere er indlejrede systemer, hvad indlejrede systemer er, deres grundlæggende underliggende komponenter, og hvordan de fungerer.
Forståelse af systemtyper
Selvom bærbare computere kan indeholde flere indlejrede systemer, er bærbare computere ikke indlejrede systemer.En måde at konceptualisere et indlejret system på er at forstå, hvordan de står i modsætning til en bærbar computer.
Bærbare computere er maskiner til generelle formål, der bruges til at udføre en bred vifte af funktioner såsom streaming, spil, programmering og tekstbehandling. I det væsentlige udfører en bærbar computer flere funktioner.
I modsætning hertil er et indlejret system en specifik kombination af software og hardware designet til at udføre en meget specifik funktion.
For eksempel bruges mikroovnen i dit hjem til at varme ting op og intet andet. Du kan finjustere, hvor lang tid det tager, og hvor varmt det, du varmer, skal være, men den underliggende funktionalitet ændres ikke.
Dette skyldes, at mikroprocessoren (mikrobølgens hjerne) kun var programmeret til at gøre det.
Grunden til at indlejrede systemer kaldes det, er fordi de kan indlejres i mere komplekse maskiner. For eksempel indeholder din bærbare computer et tastatur, der bruges til at skrive sammen med software, der gør det muligt.
Den indeholder også en WiFi-komponent, der er ansvarlig for at sende og modtage de signaler, der giver dig mulighed for at oprette forbindelse til WiFi-netværk og surfe på internettet. På denne måde indeholder bærbare computere og andre maskiner såsom biler flere indlejrede systemer.
Hvordan disse systemer fungerer
De nøjagtige mekanismer, der ligger til grund for driften af et indlejret system, vil variere afhængigt af dets kompleksitet og dets præcise funktion. Men alle indlejrede systemer deler nogle fælles funktioner.
Software funktioner
Alle indlejrede systemer kræver en række programmerede instruktioner, der leder systemets hardware til, hvordan det fungerer. For eksempel har indikatorerne på instrumentbrættet i en bil en række instruktioner, der instruerer bilen om, hvad den skal vise og hvornår.
Et unikt træk ved softwaren i indlejrede systemer er, at de ikke kan overføres til anden hardware uden væsentlige ændringer. Dette er i modsætning til, hvordan Microsoft Office kan køre på forskellige bærbare computere og computere.
Hardwarekomponenter
Hardwaren i indlejrede systemer er både meget variabel og meget specifik. Især er hardwaren designet til at indeholde så få komponenter som muligt for at udføre de påkrævede opgaver, og de allerede eksisterende egenskaber af hardwarens underenheder kan med vilje elimineres.
Mikroprocessorers rolle
En processor er nødvendig for at koordinere kommunikationen mellem det indlejrede systems software og dets hardware. Disse processorer kaldes mikroprocessorer, fordi alle processorens funktioner kan findes på en lille chip kaldet et integreret kredsløb.
Når disse mikroprocessorer kombineres med input- og output-grænseflader i det indlejrede system, omtales de som mikrocontrollere.
Derfor, når processoren i et indlejret system bruger en ekstern chip til at huse dens input- og output-grænseflader, er det en mikroprocessor, men når mikroprocessoren er mere kompleks, er den en mikrocontroller.
Håndtering af inputdata
Dette er den del af det indlejrede system, der modtager information fra dets eksterne miljø. For eksempel, når du trykker på tasterne på dit tastatur, er det informationen modtaget fra det indlejrede system, der udgør dit tastaturs forbindelse til en processor.
Læs også:Hvordan er Life Digital Laptop (komplet vejledning!)
Indtastningsgrænsefladen er dog den tastaturtast, der trykkes på.
Håndtering af outputdata
Denne del af det indlejrede system er ansvarlig for at præsentere resultaterne af det indlejrede systems behandlingsmuligheder.
For eksempel på en mikrobølgeovn er udgangsgrænsefladen den skærm, der viser, når nedskæringen er fuldført, eller de dele af mikrobølgeovnen, der genererer den varme, der er nødvendig for at opvarme mad.
Hukommelse og opbevaring
Som en nødvendighed kræver alle processorer hukommelse til at gemme deres beregninger og resultaterne. Denne hukommelse kan enten være read-only memory (ROM) eller random access memory (RAM). For eksempel har din mikrobølgeovn en lille mængde RAM, lige nok til at gemme instruktionerne, der bruges til at varme din mad op.
I modsætning hertil, når disse instruktioner er blevet overvejet og udført, gemmes resultaterne af mikrobølgeovnens beregninger i dens skrivebeskyttede hukommelse, indtil hele processen er afsluttet.
Derfor er det sådan, hvordan et indlejret system fungerer. Input modtages fra en bruger via inputgrænsefladen (f.eks. når du trykker på nogle taster på din mikrobølgeovn). Disse indgangssignaler sendes til mikroprocessoren.
Mikroprocessoren arbejder på instruktionen og gemmer dens funktion i RAM og ROM. Bagefter instruerer den udgangsgrænsefladen om at opnå det ønskede resultat (f.eks. at overføre strålevarme til dets indre rum)
Der kan også være mere end én udgang (f.eks. bortset fra, at mikrobølgeovnen transmitterer strålevarme, kan mikrobølgen bippe, når den er færdig med at opvarme maden inde i den)
Nøgle takeaways
Laptops er ikke indlejrede systemer, men de indeholder flere eksempler på sådanne systemer.Indlejrede systemer forbliver et allestedsnærværende aspekt af dagligdagen. Som sådan er det vigtigt at forstå, hvad de er.
På det mest basale niveau består alle indlejrede systemer af højt specialiseret software, højt specialiseret hardware, en mikroprocessor eller mikrocontroller, et input-interface, et output-interface, skrivebeskyttet hukommelse og random access memory.
Ofte stillede spørgsmål
Indlejrede systemer vs. Integrerede kredsløb
Der er betydelige forskelle mellem de to, men de bunder alle sammen til den underliggende intention i deres design. I tilfælde af indlejrede systemer er hardwaren en programmerbar logisk enhed skabt til at udføre en specifik funktion.
Efterfølgende oprettes softwaren til at fungere på den hardware. Denne software kodes først og konverteres derefter til sprog på maskinniveau. Men i tilfælde af integrerede kredsløb definerer softwaren enhedens kerneegenskab.
Som sådan oprettes hardware efter kendsgerningen for at passe til softwaren. Fordi hardwaren er designet specifikt til at fungere med specifik software, er systemet generelt mindre fleksibelt.
Dette skyldes, at en maskine kan omprogrammeres, men den skal kasseres, hvis dens opbygning i sagens natur er upassende. Fordi hardwaren i indlejrede systemer har forrang og er optimeret over softwaren, koster indlejrede systemer mindre at producere og bruger mindre strøm.
Hvad er realtidssystemer?
Realtidssystemer er en speciel type indlejret system, hvor varigheden af outputgenerering er begrænset og specificeret via programmering. Disse systemer bruges, når svigt af det indlejrede system kan føre til særligt uønskede eller katastrofale resultater.
For eksempel kan en bilmotor indeholde et indlejret realtidssystem for at holde det kørende. Hvis systemet svigter, mens dets bruger kører langs en motorvej, vil føreren miste kontrollen over bilen, hvilket kan føre til et potentielt uheld.
Derfor er systemet designet således, at dets evne til at levere sit output, når det er nødvendigt, værdsættes over alt andet.