इम्बेडेड सिस्टमहरू हामीले दैनिक प्रयोग गर्ने धेरै उपकरणहरू भित्र लुकेका साना कम्प्युटरहरू हुन्। तिनीहरूले यी उपकरणहरूलाई सही र सुरक्षित रूपमा काम गर्न मद्दत गर्छन्। तपाईंले यी साना कम्प्युटरहरू देख्न सक्नुहुन्न किनभने तिनीहरू वाशिङ मेसिन, माइक्रोवेभ, खेलौना कारहरू, र कारका भागहरूमा पनि निर्मित हुन्छन्। यस पाठमा, हामी इम्बेडेड सिस्टमहरू के हुन्, तिनीहरूले कसरी काम गर्छन् र तिनीहरू किन महत्त्वपूर्ण छन् भनेर सिक्नेछौं। हामी सरल भाषा र दैनिक जीवनबाट उदाहरणहरू प्रयोग गर्नेछौं ताकि सबैले बुझ्न सकून्।
यस पाठले तपाईंलाई एम्बेडेड प्रणालीहरूको आधारभूत कुराहरू मार्फत मार्गदर्शन गर्नेछ। हामी एम्बेडेड प्रणाली बनाउने विभिन्न भागहरू र तिनीहरूले कसरी सँगै काम गर्छन् भनेर हेर्नेछौं। हामी वास्तविक-विश्व उदाहरणहरू पनि अन्वेषण गर्नेछौं जसले तपाईंलाई देखाउनेछ कि एम्बेडेड प्रणालीहरू हाम्रो वरिपरिको प्रविधिको एक भाग हुन्। एम्बेडेड प्रणालीहरूको संसारमा हाम्रो यात्रा सुरु गरौं!
इम्बेडेड सिस्टम भनेको एउटा सानो कम्प्युटर हो जुन कुनै खास काम गर्नको लागि डिजाइन गरिएको हुन्छ। तपाईंले देख्ने ठूला कम्प्युटर वा ल्यापटपहरू भन्दा फरक, इम्बेडेड सिस्टम मेसिनमा निर्मित हुन्छ र पृष्ठभूमिमा शान्त रूपमा काम गर्छ। यसले जानकारी पढ्छ, निर्णय लिन्छ, र मेसिनलाई राम्रोसँग काम गर्न मद्दत गर्न आदेशहरू पठाउँछ।
उदाहरणका लागि, जब तपाईं आफ्नो खाना तताउन माइक्रोवेभ प्रयोग गर्नुहुन्छ, भित्र रहेको सानो कम्प्युटरले समय र पावर स्तर नियन्त्रण गर्छ। वाशिङ मेसिनले धुने चक्रको समयमा कति पानी र साबुन प्रयोग गर्ने भनेर निर्णय गर्न आफ्नो आन्तरिक कम्प्युटर प्रयोग गर्छ। यी साना कम्प्युटरहरूलाई एम्बेडेड सिस्टम भनिन्छ किनभने तिनीहरू उपकरणहरू भित्र "एम्बेडेड" हुन्छन्।
तपाईंको मनपर्ने खेलौनामा पनि एउटा एम्बेडेड प्रणाली हुन सक्छ जसले गर्दा तपाईंले बटन थिच्दा यसलाई चल्न वा आवाज निकाल्न मद्दत गर्छ। यो विशेष कम्प्युटरले नियमित कम्प्युटरले जस्तै धेरै काम गर्नुको सट्टा केही काम मात्र गर्छ। त्यसैले यो सरल र कुशल छ।
एउटा इम्बेडेड प्रणाली धेरै महत्त्वपूर्ण भागहरू मिलेर बनेको हुन्छ। प्रत्येक भागको एउटा विशेष काम हुन्छ, र जब तिनीहरू सँगै काम गर्छन्, तिनीहरूले उपकरणलाई स्मार्ट र उपयोगी बनाउँछन्। यहाँ इम्बेडेड प्रणालीका मुख्य भागहरू छन्:
यी सबै भागहरूले उपकरणलाई यसको काम गर्न मद्दत गर्न एकसाथ काम गर्छन्। यदि तपाईंले तिनीहरूलाई देख्न सक्नुहुन्न भने पनि, तिनीहरू सधैं कार्यहरू सही रूपमा सम्पन्न भएको सुनिश्चित गर्न व्यस्त हुन्छन्।
हार्डवेयरले एम्बेडेड प्रणालीको भौतिक भागहरूलाई जनाउँछ। माइक्रोकन्ट्रोलर, सेन्सर र मेमोरी सबै हार्डवेयरका टुक्राहरू हुन् जसलाई तपाईंले छुन सक्नुहुन्छ, यदि तिनीहरू धेरै सानो भए पनि। माइक्रोकन्ट्रोलरले सानो मस्तिष्क जस्तै काम गर्छ, अन्य भागहरूमा आदेश पठाउँछ।
धेरै उपकरणहरूमा, हार्डवेयर कम्प्याक्ट हुने गरी डिजाइन गरिएको हुन्छ र थोरै पावर प्रयोग गर्छ। त्यसैले इम्बेडेड सिस्टमहरू प्रायः डिजिटल घडी वा रिमोट कन्ट्रोल जस्ता धेरै बिजुली प्रयोग नगरी लामो समयसम्म काम गर्न आवश्यक पर्ने चीजहरूमा पाइन्छ।
एउटा साधारण खेलौनामा पनि एउटा सानो चिप हुन सक्छ जसले चाल वा आवाज नियन्त्रण गर्छ। यसले एम्बेडेड प्रणालीलाई कुशलतापूर्वक काम गर्न हार्डवेयर कति महत्त्वपूर्ण छ भनेर देखाउँछ।
सफ्टवेयर भनेको निर्देशनहरूको सेट हो जसले हार्डवेयरलाई के गर्ने भनेर बताउँछ। यो खाना बनाउनको लागि कुकले पालना गर्ने रेसिपी जस्तै हो। माइक्रोकन्ट्रोलरले यी निर्देशनहरू पढ्छ र सफ्टवेयरले दिएको कार्य गर्दछ।
उदाहरणका लागि, डिजिटल घडीमा, सफ्टवेयरले माइक्रोकन्ट्रोलरलाई समयको ट्र्याक राख्न र यसलाई सही रूपमा प्रदर्शन गर्न निर्देशन दिन्छ। माइक्रोवेभमा, सफ्टवेयरले खाना कति समयसम्म तताउने भनेर निर्णय गर्छ। तपाईंले सफ्टवेयर नदेखे पनि, यो धेरै महत्त्वपूर्ण छ किनभने यसले उपकरणलाई यसको काम गर्न लगाउँछ।
इम्बेडेड प्रणालीमा रहेको सफ्टवेयर सामान्यतया धेरै सरल हुन्छ र उपकरणको विशिष्ट कामको लागि मात्र बनाइएको हुन्छ। यो सरलताले प्रणालीलाई छिटो र भरपर्दो बनाउँछ।
प्रोग्रामिङ भनेको एम्बेडेड प्रणालीको लागि निर्देशनहरू लेख्ने प्रक्रिया हो। यसलाई साथीलाई चरण-दर-चरण निर्देशनहरू दिने रूपमा सोच्नुहोस्। प्रत्येक निर्देशन स्पष्ट र पालना गर्न सजिलो छ।
यी निर्देशनहरू लेख्न प्रयोग गरिने भाषा कम्प्युटर विज्ञानको अंश हो। जब इन्जिनियरहरूले एम्बेडेड प्रणालीहरूको लागि कोड लेख्छन्, तिनीहरूले धेरै सरल र प्रत्यक्ष आदेशहरू सिर्जना गर्छन्। उदाहरणका लागि, खेलौनामा रहेको प्रोग्रामले भन्न सक्छ, "यदि बटन थिचियो भने, खेलौनालाई चलाउन लगाउनुहोस्।" यस्ता स्पष्ट निर्देशनहरूले सानो कम्प्युटरलाई त्रुटि बिना आफ्नो काम गर्न मद्दत गर्दछ।
यदि तपाईं प्रविधिमा नयाँ हुनुहुन्छ भने पनि, सूचीमा दिइएका चरणहरू पालना गर्ने विचार परिचित हुन सक्छ। एउटा रेसिपीको कल्पना गर्नुहोस् जसले तपाईंलाई आफ्नो मनपर्ने स्यान्डविच कसरी बनाउने भनेर बताउँछ - पहिले, रोटी लिनुहोस्, त्यसपछि चीज थप्नुहोस्, र अन्तमा, गोलभेडाको टुक्रा राख्नुहोस्। यो प्रोग्रामिङले उपकरणलाई के गर्ने भनेर कसरी बताउँछ भन्ने जस्तै हो।
इम्बेडेड प्रणालीहरूले साधारण प्रक्रिया पछ्याएर काम गर्छन्। तिनीहरू सेन्सरहरूबाट जानकारी प्राप्त गरेर सुरु गर्छन्। एकपटक तिनीहरूले जानकारी प्राप्त गरेपछि, माइक्रोकन्ट्रोलरले सफ्टवेयर निर्देशनहरू पालना गरेर यसलाई प्रशोधन गर्छ। अन्तमा, प्रणालीले केही गर्न एक्चुएटर मार्फत आदेश पठाउँछ।
एउटा साधारण उदाहरण प्रयोग गरौं। एउटा खेलौना कारको बारेमा सोच्नुहोस् जुन अवरोध महसुस गर्दा रोकिन्छ। कारमा एउटा सेन्सर हुन्छ जसले नजिकै केही छ भनेर पत्ता लगाउँछ। जब सेन्सरले अवरोध देख्छ, यसले माइक्रोकन्ट्रोलरलाई सन्देश पठाउँछ। त्यसपछि माइक्रोकन्ट्रोलरले निर्णय गर्छ, "मलाई कार रोक्नु पर्छ," र मोटर (एक्चुएटर) लाई रोक्ने आदेश पठाउँछ। यसरी खेलौना कार दुर्घटनाबाट बच्छ।
यो प्रक्रिया धेरै छिटो हुन्छ र यसले उपकरणले जस्तो काम गर्नुपर्छ त्यस्तै काम गर्छ भनी सुनिश्चित गर्दछ। यो कार्यहरूको एक सरल श्रृंखला हो: बुझ्ने, सोच्ने र कार्य गर्ने।
इम्बेडेड प्रणालीहरू हाम्रो वरिपरि छन्। तिनीहरू धेरै दैनिक उपकरणहरूमा लुकेका हुन्छन् र तिनीहरूलाई सहज रूपमा काम गर्न मद्दत गर्छन्। यहाँ केही उदाहरणहरू छन् जुन तपाईंले आफ्नो घर र विद्यालय वरिपरि देख्न सक्नुहुन्छ:
यी सबै उपकरणहरू राम्रोसँग काम गर्छन् किनभने तिनीहरू भित्र साना कम्प्युटरहरू छन्। तपाईंले यी साना प्रणालीहरू नदेखे पनि, तपाईंले हरेक दिन प्रयोग गर्ने उपकरणहरूको कार्य र सुरक्षाको लागि तिनीहरू आवश्यक छन्।
एम्बेडेड प्रणालीहरूमा सञ्चार धेरै महत्त्वपूर्ण हुन्छ। एम्बेडेड प्रणालीका भागहरूले जानकारी साझा गर्नुपर्छ ताकि उपकरणले एउटा पूर्ण एकाइको रूपमा काम गरोस्। सेन्सरहरूले डेटा सङ्कलन गर्छन् र माइक्रोकन्ट्रोलरमा पठाउँछन्। त्यसपछि माइक्रोकन्ट्रोलरले के गर्ने भनेर निर्णय गर्छ र एक्चुएटरहरूलाई आदेश पठाउँछ।
उदाहरणको रूपमा डिजिटल थर्मोमिटरलाई लिनुहोस्। थर्मोमिटरमा रहेको सेन्सरले तापक्रम मापन गर्छ र यो डेटा माइक्रोकन्ट्रोलरमा पठाउँछ। त्यसपछि माइक्रोकन्ट्रोलरले डेटा प्रशोधन गर्छ र डिस्प्लेमा तापक्रम देखाउँछ। यो साधारण सञ्चारले थर्मोमिटरलाई तपाईंलाई सही जानकारी दिन मद्दत गर्छ।
उपकरण भित्र जानकारी साझा गर्ने यो प्रक्रिया एम्बेडेड प्रणालीहरूले कसरी काम गर्छन् भन्ने कुराको एक प्रमुख भाग हो। तिनीहरू एक टोली जस्तै काम गर्छन्, प्रत्येक भागले कार्य पूरा गर्न भूमिका खेल्छन्।
एम्बेडेड प्रणाली बनाउनु भनेको पजल बनाउनु जस्तै हो। पूर्ण तस्वीर सिर्जना गर्न प्रत्येक टुक्रा पूर्ण रूपमा फिट हुनुपर्छ। इन्जिनियरहरूले उपकरणले के गर्नुपर्छ भनेर निर्णय गरेर सुरु गर्छन्। त्यसपछि तिनीहरूले प्रणाली निर्माण गर्न माइक्रोकन्ट्रोलर, सेन्सर र मेमोरी जस्ता उत्कृष्ट भागहरू छनौट गर्छन्।
भागहरू छनौट गरेपछि, प्रोग्रामरहरूले उपकरणको लागि निर्देशनहरूको एक सरल सेट लेख्छन्। यो कार्यक्रमले माइक्रोकन्ट्रोलरलाई सेन्सरहरूबाट इनपुट कसरी लिने र एक्चुएटरहरूलाई आउटपुट कसरी दिने भनेर बताउँछ। कार्यक्रम तयार भएपछि, प्रत्येक भाग सँगै काम गर्छ भनी सुनिश्चित गर्न उपकरणलाई सावधानीपूर्वक परीक्षण गरिन्छ।
हार्डवेयर डिजाइनरहरू र सफ्टवेयर प्रोग्रामरहरू बीचको यो टोली कार्यले एम्बेडेड प्रणाली सुरक्षित छ र भरपर्दो रूपमा काम गर्दछ भन्ने कुरा सुनिश्चित गर्दछ। प्रक्रिया सावधानीपूर्वक र विस्तृत छ, धेरै साना टुक्राहरूबाट तपाईंको मनपर्ने खेलौना बनाउने जस्तै।
हाम्रा घर, विद्यालय र शहरहरूमा इम्बेडेड प्रणालीहरू प्रविधिको ठूलो हिस्सा हुन्। धेरै सामान्य लाग्ने उपकरणहरू भित्र यी साना कम्प्युटरहरू लुकेका हुन्छन्। उदाहरणका लागि, डिजिटल घडीहरूले समयलाई सही रूपमा राख्न इम्बेडेड प्रणालीहरू प्रयोग गर्छन्। गेमिङ कन्सोलहरू र रिमोट-नियन्त्रित खेलौनाहरू पनि राम्ररी काम गर्न यी प्रणालीहरूमा भर पर्छन्।
तपाईंले आफ्नो मनपर्ने ग्याजेटमा प्रत्येक पटक बटन थिच्दा, एउटा इम्बेडेड प्रणालीले काम गरिरहेको हुन सक्छ। सानो कम्प्युटरले तपाईंको आदेश पढ्छ र उपकरणलाई छिटो प्रतिक्रिया दिन मद्दत गर्छ। यसले आधुनिक उपकरणहरू प्रयोग गर्न सजिलो र रमाइलो बनाउँछ।
रेफ्रिजरेटर, एयर कन्डिसनर र स्मार्ट लाइट जस्ता साधारण घरायसी सामानहरूमा पनि एम्बेडेड प्रणालीहरू हुन्छन्। तिनीहरूले यी उपकरणहरूलाई सहज रूपमा चलाउन र बुद्धिमानीपूर्वक ऊर्जा प्रयोग गर्न मद्दत गर्छन्। यसले देखाउँछ कि एम्बेडेड प्रणालीहरू ठूला वा महँगा मेसिनहरूको लागि मात्र होइनन् - तिनीहरू हाम्रो वरिपरि जताततै छन्।
इम्बेडेड प्रणालीहरू कम्प्युटर विज्ञानमा एक महत्त्वपूर्ण क्षेत्र हो। कम्प्युटर विज्ञान भनेको कम्प्युटरहरूले कसरी काम गर्छन् भन्ने अध्ययन हो, जसमा तिनीहरूको हार्डवेयर र सफ्टवेयर पनि समावेश छ। इम्बेडेड प्रणालीहरूले हामीलाई देखाउँछन् कि धेरै सानो कम्प्युटरहरूले पनि कसरी ठूलो प्रभाव पार्न सक्छन्।
जब इन्जिनियरहरूले एम्बेडेड प्रणालीहरू अध्ययन गर्छन्, तिनीहरूले माइक्रोकन्ट्रोलरको लागि स्पष्ट र सरल निर्देशनहरू कसरी लेख्ने भनेर सिक्छन्। तिनीहरूले सानो र कुशल इलेक्ट्रोनिक सर्किटहरू कसरी डिजाइन गर्ने भनेर पनि सिक्छन्। यो ज्ञान हाम्रो दैनिक जीवनलाई सुधार गर्न मद्दत गर्ने उपकरणहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ।
कम्प्युटर विज्ञानमा, इम्बेडेड प्रणालीहरू बुझ्नाले हामीलाई सफ्टवेयर र हार्डवेयर कसरी सँगसँगै काम गर्छन् भनेर हेर्न मद्दत गर्छ। यसले समस्या समाधान, रचनात्मकता, र इन्जिनियरहरू, डिजाइनरहरू र प्रोग्रामरहरू बीचको टोली कार्यको महत्त्व सिकाउँछ।
धेरै उपकरणहरूमा इम्बेडेड प्रणालीहरू प्रयोग गर्नुका धेरै राम्रा कारणहरू छन्। तिनीहरू साधारण कामहरू धेरै राम्रोसँग गर्न डिजाइन गरिएका छन् र प्रायः दैनिक कार्यहरूको लागि उत्तम विकल्प हुन्। यहाँ सम्झनु पर्ने केही फाइदाहरू छन्:
यी फाइदाहरूले दैनिक प्रयोग हुने ग्याजेटहरू - खेलौनादेखि घरायसी उपकरणहरूसम्म - लागत र ऊर्जा प्रयोग कम राख्दै राम्रोसँग काम गर्न अनुमति दिन्छ। यो एउटा कारण हो कि इन्जिनियरहरू र डिजाइनरहरूले नयाँ उत्पादनहरू निर्माण गर्दा एम्बेडेड प्रणालीहरू प्रयोग गर्न मन पराउँछन्।
इम्बेडेड प्रणालीहरू आज मात्र सामान्य छैनन्; भविष्यमा तिनीहरू अझ महत्त्वपूर्ण हुनेछन्। प्रविधि बढ्दै जाँदा, यी साना कम्प्युटरहरू भित्र राखेर थप उपकरणहरू निर्माण गरिनेछन्। भविष्यका घरहरूमा अझ धेरै स्मार्ट ग्याजेटहरू हुन सक्छन्, जस्तै एकअर्कासँग कुरा गर्न सक्ने रेफ्रिजरेटरहरू वा आफैं चलाउन सक्ने कारहरू।
इन्जिनियरहरूले सधैं एम्बेडेड प्रणालीहरूलाई अझ राम्रो बनाउने तरिकाहरूमा काम गरिरहेका हुन्छन्। तिनीहरू अझ कम पावर प्रयोग गर्ने, छिटो काम गर्ने र आफ्नो कार्यहरू गर्न स्पष्ट, सरल निर्देशनहरू प्रयोग गर्ने उपकरणहरू सिर्जना गर्न काम गरिरहेका छन्। भविष्यले हाम्रो जीवनमा एम्बेडेड प्रणालीहरूको धेरै रोमाञ्चक नयाँ अनुप्रयोगहरू ल्याउनेछ।
एउटा यस्तो विद्यालयको कल्पना गर्नुहोस् जहाँ बत्ती, पंखा र ढोकाहरू सबैले ऊर्जा बचत गर्न एम्बेडेड प्रणालीहरू प्रयोग गरेर सँगै काम गर्छन्। वा एउटा खेल मैदान जहाँ सेन्सर र साना कम्प्युटरहरूले बच्चाहरूलाई सुरक्षित राख्न मद्दत गर्छन्। आज प्रयोग गरिएका विचार र डिजाइनहरूले उज्ज्वल र स्मार्ट भविष्यलाई आकार दिन मद्दत गर्नेछन्।
तपाईंले दैनिक उपकरणहरूलाई नजिकबाट हेरेर एम्बेडेड प्रणालीहरूको बारेमा सिक्न सुरु गर्न सक्नुहुन्छ। आफ्ना शिक्षक वा अभिभावकहरूलाई सोध्नुहोस् कि माइक्रोवेभले खाना किन तताउँछ वा लुगा धुने काम सकिएपछि वाशिङ मेसिनले कसरी थाहा पाउँछ। एउटा साधारण खेलौनाले पनि तपाईंलाई सानो कम्प्युटरले कसरी काम गर्छ भनेर देखाउन सक्छ।
इलेक्ट्रोनिक्सका धेरै विवरणहरू सुरुमा जटिल लाग्न सक्छन्, तर याद गर्नुहोस् कि यो विचार धेरै सरल छ। एम्बेडेड प्रणाली भनेको उपकरण भित्रको गोप्य सहायक जस्तै हो जसले सुन्छ, सोच्छ र कार्य गर्छ। यी लुकेका सहायकहरूलाई याद गर्नाले तपाईंलाई प्रविधिले हाम्रो जीवनलाई कसरी सजिलो र रमाइलो बनाउँछ भनेर बुझ्न मद्दत गर्न सक्छ।
यदि तपाईं उत्सुक हुनुहुन्छ भने, तपाईं उमेर-उपयुक्त किटहरू अन्वेषण गर्न सक्नुहुन्छ जसले तपाईंलाई साधारण सर्किटहरू निर्माण गर्न वा प्रोग्रामेबल खेलौनाहरूसँग खेल्न दिन्छ। यी गतिविधिहरूले तपाईंलाई प्रत्यक्ष रूपमा देखाउँछन् कि कसरी साना निर्देशनहरूले उपकरणहरूलाई काम गर्नमा ठूलो भिन्नता ल्याउन सक्छ।
यसरी सरल तरिकाले एम्बेडेड प्रणालीहरूको बारेमा सोच्नाले तपाईंलाई प्रश्नहरू सोध्न र प्रविधिको संसारको बारेमा थप अन्वेषण गर्न प्रेरित गर्न सक्छ। तपाईंले प्रयोग गर्ने प्रत्येक ग्याजेटमा खेलकुद टोलीका सदस्यहरू जस्तै भागहरूको सानो टोली हुन्छ जुन सँगै काम गर्दछ।
एम्बेडेड प्रणालीहरूको बारेमा सम्झनुपर्ने मुख्य बुँदाहरू तल दिइएका छन्:
सम्झनुहोस्, इम्बेडेड प्रणालीहरू जताततै छन्, पर्दा पछाडि काम गर्दै उपकरणहरूलाई सुरक्षित, स्मार्ट र प्रयोग गर्न सजिलो बनाउन मद्दत गर्छन्। तिनीहरूले दैनिक उपकरणहरूलाई आदेशहरू बुझ्ने र आफैं काम गर्ने उपकरणहरूमा परिणत गर्छन्।
आज तपाईंले सिकेका कुराहरूबाट, अब तपाईंलाई थाहा छ कि उपकरण भित्रको सबैभन्दा सानो कम्प्युटरले पनि हाम्रो दैनिक जीवनमा ठूलो भूमिका खेल्छ। यी साना प्रणालीहरूले हामीलाई देखाउँछन् कि सरल विचारहरू, जब सावधानीपूर्वक एकसाथ राखिन्छन्, यसले हाम्रो संसारलाई राम्रो ठाउँ बनाउने प्रविधि सिर्जना गर्न सक्छ।
अर्को पटक ग्याजेट प्रयोग गर्दा आँखा खुला राख्नुहोस्। ग्याजेट भित्र लुकेको सहयोगीको बारेमा सोच्नुहोस् जसले सबै कुरा राम्रोसँग काम गर्छ भनेर सुनिश्चित गर्न सुन्छ, सोच्छ र कार्य गर्छ।
