Sistemet e integruara janë kompjuterë të vegjël të fshehur brenda shumë pajisjeve që përdorim çdo ditë. Ato i ndihmojnë këto pajisje të punojnë në mënyrë korrekte dhe të sigurt. Ju mund të mos i shihni këta kompjuterë të vegjël sepse janë të integruar në gjëra të tilla si makina larëse, mikrovalë, makina lodrash dhe madje edhe në pjesë të një makine. Në këtë mësim, do të mësojmë se çfarë janë sistemet e integruara, si funksionojnë dhe pse janë të rëndësishëm. Ne do të përdorim një gjuhë të thjeshtë dhe shembuj nga jeta e përditshme në mënyrë që të gjithë të kuptojnë.
Ky mësim do t'ju udhëheqë përmes bazave të sistemeve të integruara. Ne do të shohim pjesët e ndryshme që përbëjnë një sistem të integruar dhe se si ato funksionojnë së bashku. Ne do të eksplorojmë gjithashtu shembuj të botës reale për t'ju treguar se si sistemet e integruara janë pjesë e teknologjisë që na rrethon. Le të fillojmë udhëtimin tonë në botën e sistemeve të ngulitura!
Një sistem i integruar është një kompjuter i vogël që është krijuar për të kryer një detyrë specifike. Ndryshe nga kompjuterët ose laptopët e mëdhenj që shihni, një sistem i integruar është i integruar në një makinë dhe funksionon në heshtje në sfond. Ai lexon informacionin, merr vendime dhe dërgon komanda për të ndihmuar makinën të funksionojë siç duhet.
Për shembull, kur përdorni një mikrovalë për të ngrohur ushqimin tuaj, një kompjuter i vogël brenda kontrollon kohën dhe nivelin e energjisë. Një makinë larëse përdor kompjuterin e saj të brendshëm për të vendosur se sa ujë dhe sapun duhet të përdorë gjatë një cikli larjeje. Këta kompjuterë të vegjël quhen sisteme të ngulitura sepse janë "të ngulitur" brenda pajisjeve.
Edhe lodra juaj e preferuar mund të ketë një sistem të integruar që e bën atë të lëvizë ose të lëshojë tinguj kur shtypni një buton. Ky kompjuter i veçantë bën vetëm disa gjëra në vend të shumë detyrave si një kompjuter i zakonshëm. Kjo është arsyeja pse është e thjeshtë dhe efikase.
Një sistem i integruar përbëhet nga disa pjesë të rëndësishme. Secila pjesë ka një punë të veçantë dhe kur punojnë së bashku, e bëjnë pajisjen të zgjuar dhe të dobishme. Këtu janë pjesët kryesore të një sistemi të integruar:
Të gjitha këto pjesë punojnë së bashku për të ndihmuar pajisjen të kryejë punën e saj. Edhe nëse nuk mund t'i shihni, ata janë gjithmonë të zënë duke u siguruar që detyrat të kryhen saktë.
Hardware i referohet pjesëve fizike të një sistemi të integruar. Mikrokontrolluesi, sensorët dhe memoria janë të gjitha pjesë të harduerit që mund t'i prekni, edhe nëse janë shumë të vogla. Mikrokontrolluesi vepron si një tru i vogël, duke dërguar urdhra në pjesët e tjera.
Në shumë pajisje, pajisja është projektuar të jetë kompakte dhe të përdorë pak energji. Kjo është arsyeja pse sistemet e integruara shpesh gjenden në gjëra që duhet të funksionojnë për një kohë të gjatë pa përdorur shumë energji elektrike, si orët dixhitale ose telekomandat.
Edhe një lodër e thjeshtë mund të ketë një çip të vogël që kontrollon lëvizjet ose tingujt. Kjo tregon se sa i rëndësishëm është hardueri për të bërë një sistem të integruar të funksionojë me efikasitet.
Softueri është grupi i udhëzimeve që i tregon harduerit se çfarë të bëjë. Është si një recetë që ndjek një kuzhinier për të bërë ushqim. Mikrokontrolluesi lexon këto udhëzime dhe kryen detyrën e dhënë nga softueri.
Për shembull, në një orë dixhitale, softueri udhëzon mikrokontrolluesin të mbajë gjurmët e kohës dhe ta shfaqë atë saktë. Në një mikrovalë, softueri vendos se sa kohë duhet të ngrohë ushqimin. Edhe pse nuk e shihni softuerin, ai është shumë i rëndësishëm sepse e bën pajisjen të bëjë punën e vet.
Softueri në një sistem të integruar është zakonisht shumë i thjeshtë dhe është krijuar vetëm për punën specifike të pajisjes. Kjo thjeshtësi e bën sistemin të shpejtë dhe të besueshëm.
Programimi është procesi i shkrimit të udhëzimeve për një sistem të integruar. Mendoni si t'i jepni udhëzime hap pas hapi një shoku. Çdo udhëzim është i qartë dhe i lehtë për t'u ndjekur.
Gjuha e përdorur për të shkruar këto udhëzime është pjesë e shkencës kompjuterike. Kur inxhinierët shkruajnë kodin për sistemet e integruara, ata krijojnë komanda shumë të thjeshta dhe të drejtpërdrejta. Për shembull, një program në një lodër mund të thotë: "Nëse butoni shtypet, bëje lodrën të lëvizë". Udhëzime të tilla të qarta ndihmojnë kompjuterin e vogël të kryejë punën e tij pa gabime.
Edhe nëse jeni i ri në teknologji, ideja për të ndjekur hapat në listë mund të jetë e njohur. Imagjinoni një recetë që ju tregon se si të bëni sanduiçin tuaj të preferuar - së pari, merrni bukën, më pas shtoni djathin dhe në fund vendosni një fetë domate. Kjo është e ngjashme me mënyrën se si programimi i tregon pajisjes se çfarë të bëjë.
Sistemet e integruara funksionojnë duke ndjekur një proces të thjeshtë. Ata fillojnë duke marrë informacion nga sensorët. Pasi të marrin informacionin, mikrokontrolluesi e përpunon atë duke ndjekur udhëzimet e softuerit. Më në fund, sistemi dërgon një komandë përmes një aktivizuesi për të bërë diçka.
Le të përdorim një shembull të thjeshtë. Mendoni për një makinë lodër që ndalon kur ndjen një pengesë. Makina ka një sensor që zbulon kur diçka është afër. Kur sensori sheh një pengesë, ai dërgon një mesazh te mikrokontrolluesi. Më pas, mikrokontrolluesi vendos: "Më duhet të ndaloj makinën" dhe dërgon një komandë ndalimi te motori (aktuatori). Kjo është mënyra se si makina lodër shmang një përplasje.
Ky proces ndodh shumë shpejt dhe siguron që pajisja të funksionojë siç duhet. Është një zinxhir i thjeshtë veprimesh: ndjeni, mendoni dhe veproni.
Sistemet e integruara janë kudo rreth nesh. Ato janë të fshehura në shumë pajisje të përditshme dhe i bëjnë ato të funksionojnë pa probleme. Këtu janë disa shembuj që mund të shihni rreth shtëpisë dhe shkollës suaj:
Të gjitha këto pajisje funksionojnë mirë për shkak të kompjuterëve të vegjël brenda tyre. Edhe pse mund të mos i shihni këto sisteme të vogla, ato janë thelbësore për funksionimin dhe sigurinë e pajisjeve që përdorni çdo ditë.
Komunikimi është shumë i rëndësishëm në sistemet e integruara. Pjesët e një sistemi të integruar duhet të ndajnë informacion në mënyrë që pajisja të funksionojë si një njësi e plotë. Sensorët mbledhin të dhëna dhe i dërgojnë ato te mikrokontrolluesi. Më pas, mikrokontrolluesi vendos se çfarë duhet bërë dhe dërgon komanda tek aktivizuesit.
Merrni si shembull një termometër dixhital. Sensori në termometër mat temperaturën dhe i dërgon këto të dhëna te mikrokontrolluesi. Më pas mikrokontrolluesi përpunon të dhënat dhe tregon temperaturën në ekran. Ky komunikim i thjeshtë ndihmon që termometri t'ju japë informacionin e duhur.
Ky proces i ndarjes së informacionit brenda pajisjes është një pjesë kyçe e mënyrës se si funksionojnë sistemet e integruara. Ata veprojnë si një ekip, ku secila pjesë luan një rol në përfundimin e detyrës.
Ndërtimi i një sistemi të integruar është shumë si të bashkosh një enigmë. Çdo pjesë duhet të përshtatet në mënyrë të përkryer për të krijuar një pamje të plotë. Inxhinierët fillojnë duke vendosur se çfarë duhet të bëjë pajisja. Më pas ata zgjedhin pjesët më të mira, si mikrokontrolluesin, sensorët dhe memorien, për të ndërtuar sistemin.
Pas zgjedhjes së pjesëve, programuesit shkruajnë një grup të thjeshtë udhëzimesh për pajisjen. Ky program i tregon mikrokontrolluesit se si të marrë të dhëna nga sensorët dhe të japë dalje tek aktivizuesit. Pasi programi të jetë gati, pajisja testohet me kujdes për t'u siguruar që çdo pjesë të funksionojë së bashku.
Kjo punë ekipore midis projektuesve të harduerit dhe programuesve të softuerit siguron që sistemi i integruar të jetë i sigurt dhe funksionon në mënyrë të besueshme. Procesi është i kujdesshëm dhe i detajuar, njësoj si të ndërtoni lodrën tuaj të preferuar nga shumë copa të vogla.
Sistemet e integruara janë një pjesë e madhe e teknologjisë në shtëpitë, shkollat dhe qytetet tona. Shumë pajisje që duken të zakonshme kanë këta kompjuterë të vegjël të fshehur brenda. Për shembull, orët dixhitale përdorin sisteme të integruara për të mbajtur kohën me saktësi. Konsolat e lojërave dhe lodrat me telekomandë gjithashtu mbështeten në këto sisteme për të punuar siç duhet.
Sa herë që shtypni një buton në vegël tuaj të preferuar, një sistem i integruar mund të jetë në punë. Kompjuteri i vogël lexon komandën tuaj dhe e bën pajisjen të përgjigjet shpejt. Kjo i bën pajisjet moderne të lehta dhe argëtuese për t'u përdorur.
Edhe sendet e thjeshta shtëpiake si frigoriferët, kondicionerët dhe dritat inteligjente kanë sisteme të integruara. Ato ndihmojnë që këto pajisje të funksionojnë pa probleme dhe të përdorin energjinë me mençuri. Kjo tregon se sistemet e integruara nuk janë vetëm për makina të mëdha ose të shtrenjta - ato janë kudo rreth nesh.
Sistemet e integruara janë një fushë e rëndësishme në shkencën kompjuterike. Shkenca kompjuterike është studimi se si funksionojnë kompjuterët, duke përfshirë harduerin dhe softuerin e tyre. Sistemet e integruara na tregojnë se si edhe kompjuterët shumë të vegjël mund të kenë një ndikim të madh.
Kur inxhinierët studiojnë sistemet e integruara, ata mësojnë se si të shkruajnë udhëzime të qarta dhe të thjeshta për mikrokontrolluesin. Ata gjithashtu mësojnë se si të dizajnojnë qarqe elektronike që janë të vogla dhe efikase. Kjo njohuri përdoret për të krijuar pajisje që ndihmojnë në përmirësimin e jetës sonë të përditshme.
Në shkencën kompjuterike, të kuptuarit e sistemeve të ngulitura na ndihmon të shohim se si softueri dhe hardueri funksionojnë krah për krah. Kjo mëson zgjidhjen e problemeve, kreativitetin dhe rëndësinë e punës në grup midis inxhinierëve, projektuesve dhe programuesve.
Ka shumë arsye të mira pse sistemet e integruara përdoren në kaq shumë pajisje. Ato janë krijuar për të bërë punë të thjeshta shumë mirë dhe shpesh janë zgjidhja më e mirë për detyrat e përditshme. Këtu janë disa përfitime për t'u mbajtur mend:
Këto avantazhe lejojnë pajisjet e përditshme - nga lodrat te pajisjet shtëpiake - të funksionojnë mirë duke mbajtur kostot dhe përdorimin e energjisë të ulët. Kjo është një arsye pse inxhinierët dhe projektuesit pëlqejnë të përdorin sisteme të integruara kur ndërtojnë produkte të reja.
Sistemet e integruara nuk janë vetëm të zakonshme sot; ato do të bëhen edhe më të rëndësishme në të ardhmen. Ndërsa teknologjia rritet, më shumë pajisje do të ndërtohen me këta kompjuterë të vegjël brenda. Shtëpitë e ardhshme mund të kenë edhe më shumë pajisje inteligjente, të tilla si frigoriferë që mund të flasin me njëri-tjetrin ose makina që mund të drejtojnë vetë.
Inxhinierët janë gjithmonë duke punuar në mënyra për t'i përmirësuar sistemet e integruara. Ata po punojnë për të krijuar pajisje që përdorin edhe më pak energji, punojnë më shpejt dhe përdorin udhëzime të qarta e të thjeshta për të kryer detyrat e tyre. E ardhmja do të sjellë shumë aplikacione të reja emocionuese të sistemeve të integruara në jetën tonë.
Imagjinoni një shkollë ku dritat, ventilatorët dhe dyert punojnë së bashku duke përdorur sisteme të integruara për të kursyer energji. Ose një shesh lojrash ku sensorët dhe kompjuterët e vegjël ndihmojnë në mbajtjen e fëmijëve të sigurt. Idetë dhe modelet e përdorura sot do të ndihmojnë në formimin e një të ardhmeje të ndritshme dhe të zgjuar.
Mund të filloni të mësoni rreth sistemeve të integruara duke parë nga afër pajisjet e përditshme. Pyesni mësuesin ose prindërit tuaj pse mikrovala ngroh ushqimin ose si e di një makinë larëse kur ka mbaruar larja e rrobave. Edhe një lodër e thjeshtë mund t'ju tregojë se si funksionon një kompjuter i vogël.
Edhe pse shumë detaje të elektronikës mund të duken të ndërlikuara në fillim, mbani mend se ideja është shumë e thjeshtë. Një sistem i integruar është si një ndihmës sekret brenda një pajisjeje që dëgjon, mendon dhe vepron. Vërerja e këtyre ndihmësve të fshehur mund t'ju ndihmojë të kuptoni se si teknologjia e bën jetën tonë më të lehtë dhe më argëtuese.
Nëse jeni kurioz, mund të eksploroni komplete të përshtatshme për moshën që ju lejojnë të ndërtoni qarqe të thjeshta ose të luani me lodra të programueshme. Këto aktivitete ju tregojnë drejtpërdrejt se si udhëzimet e vogla mund të bëjnë një ndryshim të madh në funksionimin e pajisjeve.
Të menduarit për sistemet e integruara në këtë mënyrë të thjeshtë mund t'ju frymëzojë të bëni pyetje dhe të eksploroni më shumë rreth botës së teknologjisë. Çdo vegël që përdorni ka një ekip të vogël pjesësh që punojnë së bashku ashtu si anëtarët e një ekipi sportiv.
Më poshtë janë pikat kryesore që duhen mbajtur mend për sistemet e integruara:
Mbani mend, sistemet e integruara janë kudo, duke punuar në prapaskenë për të ndihmuar që pajisjet të jenë të sigurta, inteligjente dhe të lehta për t'u përdorur. Ata i kthejnë pajisjet e përditshme në pajisje që kuptojnë komandat dhe punojnë vetë.
Me atë që keni mësuar sot, tani e dini se edhe kompjuteri më i vogël brenda një pajisjeje luan një rol të madh në jetën tonë të përditshme. Këto sisteme të vogla na tregojnë se idetë e thjeshta, kur bashkohen me kujdes, mund të krijojnë teknologji që e bën botën tonë një vend më të mirë.
Mbajini sytë hapur herën tjetër kur përdorni një vegël. Mendoni për ndihmësin e fshehur brenda tij që dëgjon, mendon dhe vepron për t'u siguruar që gjithçka funksionon në mënyrë perfekte.
