Что такое встраиваемая система?

Встраиваемая система — это вычислительная система (компьютер) специального назначения, находящаяся внутри устройства или прибора, которым она управляет или контролирует его работу. Встраиваемая система имеет некоторые ограничения и специально разрабатывается для выполнения предопределенного круга задач, что отличает ее от пользовательского персонального компьютера (PC).

Примеры использования встраиваемых систем

• Бортовые компьютеры
• Портативные измерительные приборы
• Панельные компьютеры
• Принтеры
• Сетевое оборудование
• КПК, сотовые телефоны

Характеристики

Многие из встраиваемых систем изготавливаются миллионными тиражами, поэтому для них особенно актуальна задача минимизации стоимости электронных компонентов, входящих в систему. Это достигается использованием специальных микропроцессоров, отличающихся упрощенной архитектурой, малой производительностью и стоимостью по сравнению с процессорами общего назначения, такими как Intel Pentium. Например, обычное дело, когда микропроцессор встраиваемой системы имеет рабочую частоту 10МГц и стоимость около $1. Также во встраиваемых системах обычно имеется лишь минимально необходимое количество памяти. Если для пользовательского PC оперативная память измеряется в сотнях мегабайт, а постоянная память (жесткий диск, DVD диск) – в гигабайтах, то в дешевых встраиваемых системах обычно имеется всего лишь несколько десятков килобайт памяти.

Встраиваемые системы разрабатываются таким образом, чтобы выполнять задачи в течение нескольких лет, а то и десятков лет без сбоев и вмешательства пользователя. Поэтому во многих из них отсутствуют движущиеся механические части, такие как жесткий диск или CD привод – вместо них используется флэш-память.

Архитектура процессоров для встраиваемых систем

В зависимости от назначения, во встраиваемых системах могут применяться различные виды процессоров, которые условно можно разделить на следующие основные классы: цифровые сигнальные процессоры (DSP), микропроцессоры и микроконтроллеры. В отличие от рынка настольных компьютеров, где доминирует архитектура Intel/AMD x86, на рынке встраиваемых систем представлено значительно большее число процессорных архитектур, таких как ARM, XScale, PowerPC, MIPS, x86, PIC, AVR, Coldfire/68k, 8051.

Операционные системы для встраиваемых систем

В сложных системах с большой функциональностью применяются специальные операционные системы, которые были разработаны с учетом характеристик встраиваемых систем. Встраиваемые операционные системы имеют минимальный размер и могут быть операционными системами реального времени. В последнее время широкое распространение получили адаптированные варианты ОС общего назначения, такие как Linux и Windows.

Примеры коммерческих систем реального времени: VxWorks, QNX, ThreadX.

Примеры адаптированных вариантов ОС общего назначения: Embedded Linux, Windows CE, Windows XP Embedded, NetBSD.