«На той час, як Білл Гейтс вийшов на сцену з Windows, вони вже вишиковувались в Америці, але все ще була більшість тих, хто не зрозумів важливості індустрії програмного забезпечення. Очевидно, він сам не знав заздалегідь, яким буде кінець. ... Революції мають парадокси, і це не є винятком. ... Вам більше не потрібно ніякого розуму чи навичок для управління комп’ютером та Інтернетом, тож дитина справді не буде Біллом Гейтсом, просто якщо він проводить своє життя перед монітором ». [Tóta W. Árpád HVG 2015 No 32].

обчислювальні

Що це все ще є рушійною силою розвитку донині?

Нас оточує все більше комп'ютерних пристроїв, більшість з яких вбудовані в наші об'єкти використання. Понад 90% усіх чіпів навіть не називаються процесорами. Це мікроконтролери, схеми ASIC та ПЛІС, технічні компоненти вбудованих систем, що містяться в побутовій техніці, а також у автомобілях, машинах або на заводському виробничому обладнанні. Вбудовані системи підтримують контакт із зовнішнім світом за допомогою своїх датчиків, виконуючи своє завдання на основі інформації із зовнішнього світу, яка може спостерігати (вимірювати) навколишнє середовище або втручатися в певні властивості навколишнього середовища (контролювати).

Вбудована система містить не тільки розумну мікросхему, але й апаратні компоненти, необхідні для її роботи. Звичайно, апаратне проектування спрощується, оскільки більшу частину роботи виконує чіп. Немає необхідності розробляти цільову схему для складних обчислювальних завдань, достатньо гарної програми в мікроконтролері, і ми готові. Ну, це не так просто! Щоб вбудована система працювала добре, вся схема повинна бути надійною. Думайте лише про стабільне живлення, усунення різноманітних електромагнітних та мережевих перешкод, бездоганно спроектовану, підготовлену друковану плату, професійну пайку компонентів тощо.

Створюючи вбудовану систему, спочатку потрібно вирішити, який чіп використовувати. Після того, як ми підібрали найбільш підходящий та доступний апаратний елемент для даного завдання, можна розробити схему. Паспорти компонентів є великою підмогою при розробці, оскільки вони показують багато типових прикладів застосування, які можна перенести в нашу схему майже без змін або після невеликої переробки. Нам не завжди потрібно вигадувати щось нове, щоб створити добро.

Який чіп ми можемо вибрати?

Найефективнішим способом вирішення складного завдання є використання ASIC (Application Integrated Circuit). Ці мікросхеми розроблені для того, щоб мати можливість виконувати задане завдання з максимальною ефективністю. Вони також можуть включати аналогові та цифрові схеми. Їх великим недоліком є ​​те, що вони дуже дорогі у виробництві, оскільки вони потребують спеціального апаратного та програмного середовища, тому їх застосування є економічно вигідним лише для продукції великої серії.

Для невеликих партій рекомендується FPGA. Внутрішня конструкція схем FPGA визначається розробником. Використовуючи мову опису апаратного забезпечення (наприклад, VHDL), опис роботи апаратного забезпечення повинен подаватися у формі, подібній до програмного коду. З програми компілятор створює файл, який при завантаженні в FPGA встановлює зв'язок між внутрішніми апаратними компонентами. Ці внутрішні апаратні компоненти називаються логічними блоками, які підключаються до зовнішнього світу за допомогою блоків введення/виведення. FPGA містить десятки тисяч логічних блоків, які можна використовувати для легкої побудови складних цифрових схем. Великою перевагою FPGA є те, що він насправді здатний запускати кожен процес паралельно, оскільки це не центральний процесор, який контролює операцію, якою повинен користуватися кожен процес, а схеми для виконання процесів. У якості засобів розробки програмного забезпечення доступно багато програмних пакетів, але компанія Xilinx для сприяння розробці FPGA пропонує для цього безкоштовний пакет програмного забезпечення Xilinx ISE WebPACK.

Важливо згадати і про т. Зв гібридні рішенняt, які реалізують периферійні пристрої вводу-виводу, які можна переконфігурувати за допомогою FPGA, і виконують виконання та швидкий зв’язок з центральним процесором, але не з процесором у традиційному розумінні. Цей процесор працює під управлінням операційної системи реального часу (RTOS), яка відповідає за виконання складних обчислювальних завдань, контроль, обробку та впровадження протоколів зв'язку у нашій вбудованій системі. Такі гібридні системи - це пристрої RIO від National Istruments (NI), які підходять для вимірювання, збору даних та контрольних завдань. Для їх програмування можна використовувати графічний інструмент розробки LabVIEW.

З того, що було описано вище, стає зрозуміло, що це вже не вік комп'ютерів на базі Неймана. Швидка робота, цифрова обробка аналогових сигналів, швидка і надійна робота зв'язку, виконання паралельних інструкцій, низьке споживання енергії, мінімально можливий розмір - все це вимоги, які вже переросли світ ПК.

ПК ще не загрожує зникненню, але у них є лише дуже мала частина обчислювальних можливостей, доступних у світі. Комп’ютерні технології все частіше інтегруються в додатки та пристрої. Їх використання є важливим і сьогодні для програмування вбудованих систем.