Embedded систем нь бидний өдөр тутам ашигладаг олон төхөөрөмж дотор нуугдаж байдаг жижиг компьютерууд юм. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь зөв, аюулгүй ажиллахад тусалдаг. Угаалгын машин, богино долгионы зуух, тоглоомон машин, тэр ч байтугай машины эд ангиудад суурилуулсан тул эдгээр жижигхэн компьютерийг та харахгүй байж магадгүй юм. Энэ хичээлээр бид суулгагдсан систем гэж юу болох, тэдгээр нь хэрхэн ажилладаг, яагаад чухал болохыг олж мэдэх болно. Бид энгийн хэллэг, өдөр тутмын амьдралын жишээг ашиглан хүн бүрт ойлгомжтой байх болно.
Энэ хичээл нь суулгагдсан системийн үндсийг танд заах болно. Бид суулгагдсан системийг бүрдүүлдэг өөр өөр хэсгүүд болон тэдгээр нь хэрхэн хамтран ажилладагийг харах болно. Мөн бид суулгагдсан систем нь биднийг хүрээлж буй технологийн нэг хэсэг болохыг харуулахын тулд бодит жишээнүүдийг судлах болно. Оруулсан системийн ертөнц рүү аяллаа эхэлцгээе!
Embedded систем гэдэг нь тодорхой ажлыг гүйцэтгэхэд зориулагдсан жижиг компьютер юм. Таны харж байгаа том компьютер эсвэл зөөврийн компьютерээс ялгаатай нь суулгагдсан систем нь машинд суурилагдсан бөгөөд цаана нь чимээгүй ажилладаг. Энэ нь мэдээллийг уншиж, шийдвэр гаргаж, машиныг зөв ажиллуулахад туслах тушаалуудыг илгээдэг.
Жишээлбэл, та хоолоо халаахдаа богино долгионы зуух ашиглах үед доторх жижигхэн компьютер нь цаг хугацаа, тэжээлийн түвшинг хянадаг. Угаалгын машин нь угаах явцад хэр хэмжээний ус, саван хэрэглэхээ шийдэхийн тулд дотоод компьютерээ ашигладаг. Эдгээр жижиг компьютерууд нь төхөөрөмжүүдийн дотор "суулгагдсан" учраас суулгагдсан систем гэж нэрлэгддэг.
Таны дуртай тоглоом ч гэсэн товчлуур дарахад түүнийг хөдөлгөж, дуугардаг суулгагдсан системтэй байж болно. Энэхүү тусгай компьютер нь энгийн компьютер гэх мэт олон ажлыг гүйцэтгэхийн оронд хэдхэн зүйлийг л хийдэг. Тийм ч учраас энэ нь энгийн бөгөөд үр дүнтэй байдаг.
Embedded систем нь хэд хэдэн чухал хэсгээс бүрдэнэ. Хэсэг бүр тусгай ажилтай бөгөөд тэд хамтран ажиллахдаа төхөөрөмжийг ухаалаг, хэрэгцээтэй болгодог. Энд суулгагдсан системийн үндсэн хэсгүүд байна:
Эдгээр бүх хэсгүүд нь төхөөрөмжид үүргээ гүйцэтгэхэд нь туслахын тулд хамтдаа ажилладаг. Та тэднийг харж чадахгүй байсан ч тэд даалгавраа зөв гүйцэтгэсэн эсэхийг шалгах завгүй байдаг.
Техник хангамж гэдэг нь суулгагдсан системийн физик хэсгүүдийг хэлдэг. Микроконтроллер, мэдрэгч, санах ой нь маш жижиг байсан ч хүрч болох техник хангамж юм. Микроконтроллер нь жижигхэн тархи шиг ажиллаж, бусад хэсгүүдэд захиалга илгээдэг.
Олон төхөөрөмжид тоног төхөөрөмж нь авсаархан, бага эрчим хүч хэрэглэдэг байхаар хийгдсэн байдаг. Ийм учраас суулгагдсан систем нь дижитал цаг, алсын удирдлага гэх мэт хэт их цахилгаан ашиглахгүйгээр удаан ажиллах шаардлагатай зүйлсээс ихэвчлэн олддог.
Энгийн тоглоом ч гэсэн хөдөлгөөн, дуу чимээг хянадаг жижигхэн чиптэй байж болно. Энэ нь суулгагдсан системийг үр дүнтэй ажиллуулахад техник хангамж ямар чухал болохыг харуулж байна.
Програм хангамж гэдэг нь техник хангамжид юу хийхийг зааж өгдөг заавруудын багц юм. Энэ нь тогоочийн хоол хийхдээ дагаж мөрддөг жортой адил юм. Микроконтроллер нь эдгээр зааврыг уншиж, програм хангамжаас өгсөн даалгаврыг гүйцэтгэдэг.
Жишээлбэл, дижитал цаг дээр програм хангамж нь микроконтроллерт цагийг хянаж, зөв харуулахыг заадаг. Богино долгионы зууханд програм хангамж нь хоолыг хэр удаан халаахыг шийддэг. Хэдийгээр та програм хангамжийг харахгүй байгаа ч энэ нь төхөөрөмжийг ажлаа хийдэг учраас маш чухал юм.
Суулгасан систем дэх програм хангамж нь ихэвчлэн маш энгийн бөгөөд зөвхөн тухайн төхөөрөмжийн тусгай ажилд зориулж хийгдсэн байдаг. Энэхүү энгийн байдал нь системийг хурдан бөгөөд найдвартай болгодог.
Програмчлал гэдэг нь суулгагдсан системийн зааврыг бичих үйл явц юм. Үүнийг найздаа алхам алхмаар зааварчилгаа өгөх гэж бод. Заавар бүр нь ойлгомжтой бөгөөд дагахад хялбар байдаг.
Эдгээр зааврыг бичихэд ашигласан хэл нь компьютерийн шинжлэх ухааны нэг хэсэг юм. Инженерүүд суулгагдсан системд зориулж код бичихдээ маш энгийн бөгөөд шууд командуудыг үүсгэдэг. Жишээлбэл, тоглоомын программ нь "Хэрэв товчлуур дарагдсан бол тоглоомыг хөдөлгө" гэж хэлж болно. Ийм тодорхой заавар нь жижигхэн компьютерт алдаагүй ажлаа гүйцэтгэхэд тусалдаг.
Хэдийгээр та технологид шинээр орсон ч гэсэн жагсаалтын дараах алхмуудыг хийх санаа танил байж магадгүй юм. Өөрийн дуртай сэндвичийг хэрхэн яаж хийхийг зааж өгсөн жорыг төсөөлөөд үз дээ - эхлээд талх аваад дараа нь бяслаг нэмээд эцэст нь улаан лоолийн зүсмэл дээр тавь. Энэ нь програмчлал нь төхөөрөмжид юу хийхийг зааж өгдөгтэй төстэй юм.
Embedded систем нь энгийн процессыг дагаж ажилладаг. Тэд мэдрэгчээс мэдээлэл хүлээн авч эхэлдэг. Тэд мэдээлэл авсны дараа микроконтроллер програмын зааврыг дагаж боловсруулдаг. Эцэст нь систем нь идэвхжүүлэгчээр дамжуулан ямар нэгэн зүйл хийх тушаалыг илгээдэг.
Энгийн жишээ татъя. Саадыг мэдрэх үед зогсдог тоглоомон машиныг бодоорой. Машинд ямар нэгэн зүйл ойрхон байгааг мэдэрдэг мэдрэгч байдаг. Мэдрэгч саад тотгорыг хараад микроконтроллер руу мессеж илгээдэг. Дараа нь микроконтроллер "Би машинаа зогсоох хэрэгтэй" гэж шийдэж, мотор (хөдөлгүүр) руу зогсоох командыг илгээдэг. Ингэж тоглоомон машин осолдохоос сэргийлдэг.
Энэ үйл явц нь маш хурдан явагддаг бөгөөд төхөөрөмж зохих ёсоор ажиллаж байгаа эсэхийг баталгаажуулдаг. Энэ бол үйлдлүүдийн энгийн хэлхээ юм: мэдрэх, бодох, үйлдэл хийх.
Embedded системүүд бидний эргэн тойронд байдаг. Эдгээр нь өдөр тутмын олон төхөөрөмжид нуугдаж, жигд ажиллах боломжийг олгодог. Гэр, сургуулийнхаа эргэн тойронд харж болох зарим жишээ энд байна:
Эдгээр бүх төхөөрөмжүүд дотор нь жижиг компьютерууд байдаг тул сайн ажилладаг. Хэдийгээр та эдгээр жижиг системийг харахгүй байж болох ч эдгээр нь таны өдөр тутам ашигладаг төхөөрөмжүүдийн ажиллагаа, аюулгүй байдалд зайлшгүй шаардлагатай.
Embedded системд харилцаа холбоо маш чухал. Суулгасан системийн хэсгүүд нь мэдээлэл солилцох ёстой бөгөөд ингэснээр төхөөрөмж нэг бүтэн нэгж болж ажилладаг. Мэдрэгч нь өгөгдлийг цуглуулж, микроконтроллер руу илгээдэг. Дараа нь микроконтроллер юу хийх ёстойг шийдэж, идэвхжүүлэгч рүү тушаал илгээдэг.
Дижитал термометрийг жишээ болгон авч үзье. Термометр дэх мэдрэгч нь температурыг хэмжиж, энэ өгөгдлийг микроконтроллер руу илгээдэг. Дараа нь микроконтроллер нь өгөгдлийг боловсруулж, температурыг дэлгэц дээр харуулдаг. Энэхүү энгийн харилцаа нь термометр нь танд зөв мэдээлэл өгөхөд тусалдаг.
Төхөөрөмжийн доторх мэдээллийг хуваалцах энэхүү үйл явц нь суулгагдсан систем хэрхэн ажилладаг гол хэсэг юм. Тэд нэг баг шиг ажилладаг бөгөөд хэсэг бүр даалгавраа биелүүлэхэд тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг.
Embedded системийг бий болгох нь оньсого эвлүүлэхтэй адил юм. Бүрэн дүр төрхийг бий болгохын тулд хэсэг бүр төгс тохирох ёстой. Инженерүүд төхөөрөмж юу хийх ёстойг шийдэхээс эхэлдэг. Дараа нь тэд системийг бий болгохын тулд микроконтроллер, мэдрэгч, санах ой зэрэг хамгийн сайн хэсгүүдийг сонгодог.
Эд ангиудыг сонгосны дараа програмистууд төхөөрөмжид зориулсан энгийн зааврыг бичдэг. Энэ программ нь микроконтроллерт мэдрэгчээс хэрхэн оролт авч, идэвхжүүлэгчид гаралт өгөхийг зааж өгдөг. Хөтөлбөр бэлэн болмогц төхөөрөмж бүрийг хамт ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд сайтар шалгана.
Техник хангамжийн дизайнерууд болон программистуудын хоорондох энэхүү багаар ажиллах нь суулгагдсан системийг аюулгүй, найдвартай ажиллуулах боломжийг олгодог. Энэ үйл явц нь олон жижиг хэсгүүдээс дуртай тоглоомоо бүтээхтэй адил болгоомжтой бөгөөд нарийн юм.
Embedded систем нь манай гэр, сургууль, хот дахь технологийн томоохон хэсэг юм. Энгийн мэт санагдах олон төхөөрөмжүүдийн дотор эдгээр жижигхэн компьютерууд нуугдаж байдаг. Жишээлбэл, дижитал цаг нь цагийг үнэн зөв байлгахын тулд суулгагдсан системийг ашигладаг. Тоглоомын консол болон алсын удирдлагатай тоглоомууд нь зөв ажиллахын тулд эдгээр системд тулгуурладаг.
Таныг дуртай гаджетынхаа товчлуурыг дарах бүрт суулгагдсан систем ажиллаж магадгүй. Жижиг компьютер таны тушаалыг уншиж, төхөөрөмжийг хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг. Энэ нь орчин үеийн төхөөрөмжүүдийг ашиглахад хялбар, хөгжилтэй болгодог.
Хөргөгч, агааржуулагч, ухаалаг гэрэл зэрэг энгийн гэр ахуйн эд зүйлс хүртэл суулгагдсан системтэй байдаг. Эдгээр нь эдгээр төхөөрөмжүүдийг жигд ажиллуулж, эрчим хүчийг ухаалаг ашиглахад тусалдаг. Эндээс харахад суулгагдсан систем нь зөвхөн том эсвэл үнэтэй машинуудад зориулагдсан биш бөгөөд бидний эргэн тойронд хаа сайгүй байдаг.
Embedded систем нь компьютерийн шинжлэх ухааны чухал салбар юм. Компьютерийн шинжлэх ухаан нь компьютер хэрхэн ажилладаг, түүний дотор техник хангамж, програм хангамжийг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Embedded системүүд нь маш жижиг компьютер хүртэл хэрхэн том нөлөө үзүүлж болохыг бидэнд харуулдаг.
Инженерүүд суулгагдсан системийг судлахдаа микроконтроллерийн зааварчилгааг хэрхэн ойлгомжтой, энгийн бичиж сурдаг. Тэд мөн жижиг, үр ашигтай электрон хэлхээг хэрхэн зохион бүтээх талаар суралцдаг. Энэхүү мэдлэг нь бидний өдөр тутмын амьдралыг сайжруулахад туслах төхөөрөмжүүдийг бүтээхэд ашиглагддаг.
Компьютерийн шинжлэх ухаанд суулгагдсан системийг ойлгох нь програм хангамж, техник хангамж хэрхэн зэрэгцэн ажиллаж байгааг ойлгоход тусалдаг. Энэ нь инженер, дизайнер, программистуудын дунд асуудал шийдвэрлэх, бүтээлч байдал, багаар ажиллахын ач холбогдлыг заадаг.
Embedded системийг маш олон төхөөрөмжид ашигладаг олон сайн шалтгаан бий. Эдгээр нь энгийн ажлуудыг маш сайн гүйцэтгэхэд зориулагдсан бөгөөд өдөр тутмын ажилд хамгийн сайн сонголт болдог. Энд зарим давуу талыг санаж байх хэрэгтэй:
Эдгээр давуу талууд нь тоглоомноос эхлээд гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл хүртэл өдөр тутмын хэрэглүүрүүдийг сайн ажиллуулахын зэрэгцээ зардал, эрчим хүчний хэрэглээг бага байлгах боломжийг олгодог. Энэ нь инженер, дизайнерууд шинэ бүтээгдэхүүн бүтээхдээ суулгагдсан системийг ашиглах дуртай байдгийн нэг шалтгаан юм.
Embedded систем нь зөвхөн өнөөдөр нийтлэг биш юм; тэд ирээдүйд илүү чухал болох болно. Технологи хөгжихийн хэрээр эдгээр жижиг компьютеруудыг дотор нь суулгаж, илүү олон төхөөрөмжийг бүтээх болно. Ирээдүйн байшингууд хоорондоо ярих боломжтой хөргөгч эсвэл өөрөө жолоодох машин гэх мэт илүү ухаалаг хэрэгслүүдтэй байж магадгүй юм.
Инженерүүд суулгагдсан системийг илүү сайн болгох арга замууд дээр үргэлж ажилладаг. Тэд илүү бага эрчим хүч зарцуулдаг, илүү хурдан ажилладаг, даалгавраа гүйцэтгэхийн тулд ойлгомжтой, энгийн зааварчилгааг ашигладаг төхөөрөмжүүдийг бүтээхээр ажиллаж байна. Ирээдүйд суулгагдсан системийн олон сонирхолтой шинэ хэрэглээг бидний амьдралд авчрах болно.
Гэрэл, сэнс, хаалганууд бүгд хамтад нь суулгагдсан систем ашиглан эрчим хүч хэмнэх сургуулийг төсөөлөөд үз дээ. Эсвэл мэдрэгч, жижиг компьютер нь хүүхдийн аюулгүй байдлыг хангахад тусалдаг тоглоомын талбай. Өнөөдөр ашигласан санаа, загвар нь гэрэлт, ухаалаг ирээдүйг бүрдүүлэхэд тусална.
Та өдөр тутмын төхөөрөмжүүдийг анхааралтай ажигласнаар суулгагдсан системийн талаар суралцаж эхлэх боломжтой. Багш эсвэл эцэг эхээсээ богино долгионы зуух яагаад хоолоо халаадгийг, эсвэл угаалгын машин хувцасаа угааж дууссаны дараа хэрхэн мэддэгийг асуу. Энгийн тоглоом ч гэсэн жижигхэн компьютер хэрхэн ажилладагийг харуулж чадна.
Хэдийгээр электроникийн олон нарийн ширийн зүйл нь эхлээд төвөгтэй мэт санагдаж болох ч санаа нь маш энгийн гэдгийг санаарай. Embedded систем нь сонсож, бодож, үйлдэл хийдэг төхөөрөмж доторх нууц туслахтай адил юм. Эдгээр далд туслагчдыг анзаарах нь технологи нь бидний амьдралыг хэрхэн хялбар, хөгжилтэй болгож байгааг ойлгоход тань тусална.
Хэрэв та сонирхож байгаа бол энгийн хэлхээ барих эсвэл програмчлагдсан тоглоомоор тоглох боломжийг олгодог насанд тохирсон иж бүрдлийг судалж болно. Эдгээр үйл ажиллагаа нь жижиг зааварчилгаа нь төхөөрөмжийг ажиллуулахад хэрхэн том өөрчлөлт авчирдгийг шууд харуулдаг.
Энэхүү энгийн аргаар суулгагдсан системүүдийн талаар бодох нь танд асуулт асуух, технологийн ертөнцийн талаар илүү ихийг судлах урам зориг өгөх болно. Таны ашигладаг гаджет бүр спортын багийн гишүүд шиг хамтран ажилладаг жижиг хэсгүүдтэй байдаг.
Embedded системийн талаар санаж байх ёстой гол санааг доор харуулав.
Төхөөрөмжүүдийг аюулгүй, ухаалаг, хэрэглэхэд хялбар болгохын тулд суулгагдсан системүүд хаа сайгүй байдаг гэдгийг санаарай. Тэд өдөр тутмын цахилгаан хэрэгслийг командыг ойлгодог, бие даан ажилладаг төхөөрөмж болгон хувиргадаг.
Өнөөдрийн сурсан зүйлийнхээ дагуу та төхөөрөмж доторх хамгийн жижиг компьютер хүртэл бидний өдөр тутмын амьдралд томоохон үүрэг гүйцэтгэдэг гэдгийг мэдэж байна. Эдгээр жижиг системүүд нь энгийн санаануудыг сайтар нэгтгэж чадвал манай ертөнцийг илүү сайхан болгох технологийг бий болгож чадна гэдгийг харуулж байна.
Дараагийн удаа гаджет ашиглахдаа нүдээ нээлттэй байлгаарай. Бүх зүйл төгс ажиллахын тулд сонсож, бодож, үйлдэл хийдэг түүний доторх далд туслагчийн талаар бодоорой.
