¿Cuál es la dirección de desarrollo de los sistemas integrados?
El sistema integrado se refiere a un sistema informático especializado que se utiliza para realizar funciones independientes. Consta de una serie de chips y dispositivos microelectrónicos, entre ellos microprocesadores, temporizadores, microcontroladores, memorias, sensores, etc. , así como el microsistema operativo y el software de aplicación de control integrados en la memoria, que pueden realizar diversas tareas de procesamiento automático, como control, monitoreo, administración, informática móvil y procesamiento de datos en tiempo real. Los sistemas integrados se centran en las aplicaciones y se basan en tecnología microelectrónica, tecnología de control, tecnología informática y tecnología de comunicación, enfatizando la colaboración e integración de hardware y software. El software y el hardware se pueden personalizar para cumplir con los requisitos de potencia, costo, volumen y consumo del sistema. El sistema integrado más simple solo tiene la capacidad de control para realizar una única función. Solo hay un programa de control para implementar una única función en una única ROM y no existe un microsistema operativo. Los sistemas integrados complejos, como los asistentes digitales personales (PDA) y las computadoras portátiles (HPC), funcionan casi de manera idéntica a las computadoras personales. Esencialmente, la única diferencia con una PC es que el micro sistema operativo y el software de aplicación están integrados en la ROM, RAM y/o memoria flash, en lugar de almacenarse en un soporte como un disco. Muchos sistemas integrados complejos se componen de varios sistemas integrados pequeños.
Antecedentes de los sistemas integrados
En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología de la información basada en la tecnología informática y la tecnología de la comunicación y la aplicación generalizada de Internet, las disciplinas de control tradicionales están experimentando cambios. Han surgido muchos nuevos puntos de crecimiento. Un fenómeno concomitante es que un número considerable de estudiantes de control han entrado en la industria de la informática y las comunicaciones después de graduarse, de modo que algunas personas dicen que estudiar control es inútil y que la carrera de automatización puede cancelarse. El surgimiento de estas situaciones nos hace pensar repetidamente a los educadores de control: ¿cómo debería el control tradicional ampliar su campo? ¿Qué se debe enseñar en la especialidad de control para que los estudiantes lo encuentren útil?
La historia del desarrollo de los sistemas integrados
1. Los primeros métodos de diseño de sistemas integrados generalmente adoptaban el principio de "primero el hardware". Es decir, con sólo una estimación aproximada de los requisitos de la tarea de software, primero se lleva a cabo el diseño y la implementación del hardware. Luego, sobre esta plataforma hardware se realiza el diseño del software. Por lo tanto, es difícil aprovechar al máximo los recursos de software y hardware para lograr un rendimiento óptimo. Al mismo tiempo, una vez que se descubre un problema durante las pruebas y es necesario modificar el diseño, se repetirá todo el proceso de diseño, lo que tendrá un gran impacto en el costo y el ciclo de diseño. Este método de diseño tradicional solo puede mejorar el rendimiento del hardware/software, y es imposible optimizar el rendimiento del sistema dentro de un espacio de diseño limitado, que depende en gran medida de la experiencia del diseñador y de los experimentos repetidos. Desde la década de 1990, a medida que los sistemas electrónicos se han vuelto cada vez más potentes y miniaturizados, han surgido cada vez más problemas y dificultades en el diseño del sistema. Al mismo tiempo, hardware y software ya no son conceptos completamente independientes, sino que están estrechamente integrados y se influyen mutuamente. Por lo tanto, ha surgido el método de diseño de diseño colaborativo, es decir, utilizar métodos y herramientas unificados para diseñar colaborativamente la arquitectura de software y hardware, a fin de maximizar las capacidades de software y hardware del sistema, evitar las diversas desventajas causadas por el diseño independiente de arquitectura de software y hardware, y obtener un alto rendimiento y un plan de diseño optimizado.
Clasificación de los sistemas operativos integrados
Los sistemas operativos integrados actualmente populares se pueden dividir en dos categorías: uno se trasplanta de un sistema operativo que se ejecuta en una computadora personal a un sistema integrado. Sistemas operativos integrados en Internet, como Windows CE de Microsoft y su nueva versión, el sistema operativo Java de SUN, Inferno de Lucent Technologies, Linux embebido, etc. Este tipo de sistema se ha probado durante mucho tiempo en computadoras personales o de alto rendimiento, y la tecnología es cada vez más madura. Sus estándares relevantes y métodos de desarrollo de software han sido generalmente aceptados por los usuarios y ha acumulado una gran cantidad de herramientas de desarrollo y recursos de software de aplicaciones. El otro tipo son los sistemas operativos en tiempo real, como VxWorks de WindRiver, pSOS de ISI, QNX de QNX System Software, Nucleus de ATI, el sistema operativo integrado Hopen de Kaiser Group de la Academia China de Ciencias, etc. Estos productos están exquisitamente diseñados para sus campos de aplicación en términos de estructura e implementación del sistema operativo, y proporcionan herramientas de prueba y desarrollo de sistemas completas e independientes, que se utilizan ampliamente en productos militares y sistemas de control industrial.
Linux es un sistema operativo de código abierto que ha madurado gradualmente desde la década de 1990. Gracias al esfuerzo conjunto de millones de fanáticos en todo el mundo, la versión de Linux para PC se está desarrollando muy rápidamente. A finales de la década de 1990, uClinux, RTLinux, etc. Lanzados uno tras otro, han atraído una gran atención en el campo integrado. Con su gran grupo de programadores y aplicaciones listas para usar, es un recurso valioso para nuestro trabajo de I+D.
Un nuevo amanecer para los sistemas embebidos
En los últimos años, hemos adoptado las últimas tecnologías de la industria de la información en la investigación científica de sistemas embebidos y sus aplicaciones, rompiendo las fronteras entre disciplinas. , y siento que hay muchas maneras de controlarlos, aunque hay desafíos en todas partes. El "control" con el que todo el mundo estaba familiarizado en el pasado tenía grandes limitaciones: primero, no consideraba las limitaciones del hardware, segundo, no consideraba la complejidad y la potencia informática del controlador, y tercero, no pagaba. atención a la practicidad y la eficiencia. Con la introducción continua de nuevos productos como microprocesadores, microsensores y microactuadores, las ideas y métodos de control están experimentando enormes cambios. Después de una ardua práctica y exploración, tenemos algunos nuevos conocimientos sobre la investigación y la enseñanza de la ciencia del control. Este libro de texto se resume sobre la base de nuestro trabajo de investigación científica de los últimos años. Todavía es difícil y tendremos que esforzarnos mucho para mejorarlo en el futuro.
Características de hardware/software de los sistemas integrados
El hardware de los sistemas integrados debe basarse en tareas de aplicación específicas, con el consumo de energía, el costo, el volumen, la confiabilidad y las capacidades de procesamiento como indicadores. elegir. El núcleo de los sistemas integrados es el software del sistema y el software de aplicación. Debido al espacio de almacenamiento limitado, los códigos de software deben ser compactos y confiables, y la mayoría de ellos tienen requisitos estrictos de rendimiento en tiempo real.
La importancia de aprender sistemas integrados
En el sentido de control, los sistemas integrados implican el procesamiento de información subyacente y el control del sistema, a nivel de chip. En cierto sentido, comprender y controlar estos "micro" mundos es el verdadero propósito del control. Existen muchas diferencias en las ideas de diseño y la arquitectura general entre los sistemas integrados y los sistemas de control en el sentido habitual, y estas diferencias son precisamente las que rara vez se enseñan a los estudiantes en la enseñanza tradicional de materias de control. En la sociedad de la información actual, la participación de los sistemas integrados en el trabajo y la vida diaria de las personas puede haber superado la de los sistemas de control tradicionales. Por eso nuestros estudiantes sienten que lo que aprenden es inútil, pero lo que aprenden es útil. En la actualidad, todavía existen muchos problemas en la investigación y el desarrollo de sistemas integrados y entornos de desarrollo, como los métodos de codiseño de software y hardware para sistemas operativos integrados de microkernel orientados a múltiples objetivos y múltiples tareas en tiempo real; cuestiones de sistemas integrados distribuidos, informática distribuida, interacción de información distribuida y procesamiento integral e investigación sobre herramientas de compilación y depuración cruzada de múltiples objetivos para sistemas integrados; A través de la plataforma de desarrollo experimental, aprendí algunas teorías básicas de sistemas integrados y métodos y técnicas de diseño integral de software y hardware, y yo mismo implementé una solución de sistema integrado, sentando una base preliminar para futuras investigaciones. Conclusión: "Sistemas integrados", como curso profesional integral con alto conocimiento y contenido técnico, inevitablemente madurará con el desarrollo de la industria de la información.