Gömülü sistem, bağımsız bir sistem olarak veya büyük bir sistemin parçası olarak özel bir işlevi yerine getirmek için tasarlanmış yazılıma sahip mikroişlemci tabanlı bir bilgisayar donanım sistemidir. Çekirdekte, gerçek zamanlı işlemler için hesaplama yapmak üzere tasarlanmış entegre bir devre var.
Karmaşıklıklar, basit bir kullanıcı ara yüzünden karmaşık grafik kullanıcı ara yüzlerine kadar, tek bir mikro denetleyiciden bağlı çevre birimleri ve ağları olan bir işlemci takımına kadar değişir. Gömülü bir sistemin karmaşıklığı, tasarlandığı göreve bağlı olarak önemli ölçüde değişir.
Gömülü sistem uygulamaları, dijital saatler gibi basit çaplı sistemlerden, hibrit araçlar ve aviyoniklere kadar çeşitlilik gösterir. Üretilen tüm mikroişlemcilerin yüzde 98 kadarı gömülü sistemlerde kullanılmaktadır.
Gömülü Sistem Nasıl Çalışır?
Gömülü sistemler, mikro denetleyiciler veya dijital sinyal işlemcileri (DSP), uygulamaya özel entegre devreler (ASIC), sahada programlanabilir kapı dizileri (FPGA), GPU teknolojisi gibi sistemler tarafından yönetilir. Bu işleme sistemleri, elektriksel ve / veya mekanik arabirimi işlemeye ayrılmış bileşenlerle entegre edilmiştir.
Sabit yazılım olarak adlandırılan gömülü sistem programlama talimatları, sınırlı bilgisayar donanımı kaynaklarıyla çalışan salt okunur bellekte veya flash bellek yongalarında saklanır. Gömülü sistemler, dış dünya ile çevre birimleri aracılığıyla, giriş ve çıkış cihazlarını birbirine bağlar.
Gömülü Sistemin Temel Yapısı
Gömülü bir sistemin temel yapısı aşağıdaki bileşenleri içerir:
Sensör: Sensör, fiziksel miktarı ölçer ve elektrik sinyaline dönüştürür, bu daha sonra gömülü bir sistem mühendisi veya herhangi bir elektronik cihaz tarafından okunabilir. Bir sensör, ölçülen miktarı belleğe kaydeder.
A-D Dönüştürücü: Algılayıcı tarafından gönderilen analog sinyali bir dijital sinyale dönüştürür.
İşlemci ve ASIC’ler: İşlemciler, çıktıyı ölçmek ve bellekte saklamak için verileri değerlendirir.
D-A Dönüştürücü: İşlemci tarafından beslenen dijital verileri analog verilere dönüştürür
Aktüatör: D-A Dönüştürücü tarafından verilen çıktıyı, gerçek çıktıyla karşılaştırırıp onaylar ve onaylanan çıktıyı saklar.
Gömülü İşletim Sistemlerinin Tarihçesi
İlk modern, gerçek zamanlı gömülü bilgi işlem sistemi, 1960’larda Apollo Programı için Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Dr. Charles Stark Draper tarafından geliştirilen Apollo Rehberlik Bilgisayarı idi. Apollo Kılavuz Bilgisayarı, verileri otomatik olarak toplamak ve Apollo Komuta Modülü ve Ay Modülü için görev açısından kritik hesaplamalar sağlamak üzere tasarlanmıştır.
1971’de Intel, piyasada bulunan ilk mikroişlemci birimi olan Intel 4004’ü piyasaya sürdü, hala destek yongaları ve harici bellek gerektiren erken bir mikroişlemcidir, 1978’de Ulusal Mühendislik İmalatçıları Derneği, programlanabilir mikro denetleyiciler için bir standart yayınladı ve gömülü sistem tasarımını geliştirdi; ve 1980’lerin başında, bellek, giriş ve çıkış sistemi bileşenleri işlemciyle aynı yongaya entegre edilerek bir mikro denetleyici oluşturuldu.
Mikrodenetleyici tabanlı gömülü sistem, kredi kartı okuyucularından cep telefonlarına, trafik kontrol sistemlerinden termostatlara kadar tüketicilerin günlük yaşamlarının her yönüne dahil edilmeye devam edecek.
Gömülü Sistemlerde Gelecek Eğilimler
Yapay Zeka (AI), Sanal Gerçeklik (VR) ve Artırılmış Gerçeklik (AR), makine öğrenimi, derin öğrenme ve Nesnelerin İnterneti’nin (IoT) sürekli gelişimi ile gömülü sistemler endüstrisinin hızla büyümeye devam etmesi bekleniyor. Bilişsel gömülü sistem şu trendlerin merkezinde olacak: azaltılmış enerji tüketimi, gömülü cihazlar için geliştirilmiş güvenlik, bulut bağlantısı ve ağ oluşturma, derin öğrenme uygulamaları ve gerçek zamanlı verilerle görselleştirme araçları.