Κεφάλαιο 2 - Χρήσιμες πληροφορίες για τα ενσωματωμένα
συστήματα
2.1 Γενικά για τα ενσωματωμένα συστήματα
Ενσωματωμένο (embedded) λέγετε ένα σύστημα βασισμένο σε μικροελεγκτή (misroprosessor),
που αναλαμβάνει μια συγκεκριμένη εργασία. Πιο αναλυτικά, ένα ενσωματωμένο σύστημα:
1. Είναι φτιαγμένο να κάνει μια συγκεκριμένη δουλειά ή δουλειές.
Σε αντίθεση με τους συνηθισμένους υπολογιστές (που πολλοί αποκαλούν “υπολογιστές γενικής
χρήσης”), οι ενσωματωμένοι δε μπορούν να προγραμματιστούν από το χρήστη. Ενώ οι υπολογιστές
που έχει, ο μέσος άνθρωπος στο μυαλό του, μπορούν να αλλάξουν εντελώς τη λειτουργία τους
(σταθμός πολυμέσων, κειμενογράφος, παιχνιδομηχανή) ανάλογα με το πρόγραμμα που θα εκτελέσει
ο χρήστης. Αντίθετα τα ενσωματωμένα συστήματα έχουν ειδικού σκοπού υλικό και λογισμικό για να
φέρνουν σε πέρας συγκεκριμένες εργασίες. Ο χρήστης είναι συνήθως πολύ δύσκολο να επέμβει.
2. Είναι ενσωματωμένο σε μία συσκευή.
Όπως προδίδει το όνομά τους, τα ενσωματωμένα συστήματα, είναι ενσωματωμένα σε συσκευές.
Αν και λίγοι το αντιλαμβάνονται, τα χρησιμοποιούμε καθημερινά. Οι φούρνοι μικροκυμάτων, τα
πλυντήρια, τα modem-router και πολλές άλλες συσκευές, μπορεί να είναι ενσωματωμένα συστήματα.
Περιέχουν μικροεπεξεργαστή, μνήμη και κάποιο λογισμικό χάρη στα οποία αυτοματοποιούν τις
λειτουργίες τους. Τα σύγχρονα αυτοκίνητα έχουν τέτοια συστήματα, για τον έλεγχο καυσαερίων, τα
φρένα και άλλους αυτοματισμούς. Τα πολυτελή αυτοκίνητα μπορεί να έχουν πάνω από εξήντα
μικροελεγκτές, ελέγχοντας με αυτούς ακόμα και τον εσωτερικό φωτισμό.
Συχνά τα ενσωματωμένα συστήματα είναι συστήματα πραγματικού χρόνου, δηλαδή συστήματα
που ύψιστη προτεραιότητα είναι η εκτέλεση λειτουργιών σε αυστηρά καθορισμένο χρόνο. Δε θα
αναλυθούν όμως περαιτέρω γιατί δε σχετίζονται με το περιεχόμενο αυτής της εργασίας.
Μερικές φορές είναι δύσκολο να πούμε αν μια συσκευή λειτουργεί με ενσωματωμένο σύστημα ή
όχι, γιατί οι λειτουργίες που προσφέρει μπορούν να επιτευχθούν με ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα.
Βέβαια η επιλογή του ενσωματωμένου συστήματος είναι πιο ευέλικτη, ευκολότερη και πολλές φορές
φθηνότερη. Εδώ πρέπει να αναφερθεί ότι ένας υπολογιστής γενικού σκοπού περιέχει πολλά
ενσωματωμένα συστήματα. Ακόμα και το πληκτρολόγιο, το ποντίκι, ο σκληρός δίσκος μπορεί να
είναι τέτοια συστήματα με δικό τους επεξεργαστή και λογισμικό, ειδικευμένα στις λειτουργίες που
πρέπει να εκτελέσουν.
Άλλες διαφορές αφορούν τις μονάδες εισόδου εξόδου και τις θύρες επικοινωνίας. Για
εξοικονόμηση πόρων και απλοποίηση της κατασκευής, αποφεύγονται πολύπλοκοι τρόποι
επικοινωνίας, που έχουμε συνηθίσει στους υπολογιστές γενικής χρήσης. Αντί γι' αυτά ενσωματώνουν
πιο χαμηλού επιπέδου πρωτόκολλα όπως SPI και I2C.
Βέβαια μερικές φορές η ψαλίδα ανάμεσα σε ενσωματωμένο και γενικού σκοπού σύστημα φαίνεται
να μικραίνει. Καθώς οι δυνατότητες των ενσωματωμένων συστημάτων βελτιώνονται, εξοπλίζονται με
πρωτόκολλα επικοινωνίας που παραδοσιακά συναντάμε σε γενικού σκοπού υπολογιστές όπως USB,
Ethernet, Wifi ακόμα και HDMI. Επιπλέον, αν και δεν είναι πάντα εύκολο, είναι εφικτό να
προγραμματίσουμε κάποια ενσωματωμένα συστήματα, ώστε να κάνουν διαφορετικά πράγματα από
ό,τι είχε προβλέψει ο κατασκευαστής. Πλέον πολλά ενσωματωμένα τρέχουν Linux διανομές, και
επομένως είναι εφικτό να εγκαταστήσουμε σε αυτά πλήθος εφαρμογών ή ακόμα και να τρέξουμε
πολλές εφαρμογές ταυτόχρονα. Ειδικά μετά την εμφάνιση των έξυπνων κινητών τηλεφώνων και των
υπολογιστών ταμπλέτας είναι δύσκολο να πούμε τι είναι ενσωματωμένο σύστημα και τι όχι.
2.2 Ιστορία ενσωματωμένων συστημάτων
Η όλη ιστορία ξεκίνησε από την παραγωγή ηλεκτρονικών αριθμομηχανών τη δεκαετία του 1970.
Αρχικά ο σχεδιασμός τους γινόταν με λογικές πύλες. Καθώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα
εξελίσσονταν, συχνά κομμάτια υλικού, όπως ένας αθροιστής μπορούσαν να αγοραστούν και να
τοποθετηθούν στο κύκλωμα. Η μεγάλη αλλαγή έγινε το 1971. Η εταιρεία Busicom, δύο χρόνια πριν,
Σελίδα 3
Kommentare zu diesen Handbüchern