Magie 21. století, aneb zabudované systémy
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Opravdu vysoce vyvinutá technologie vypadá jako magie... Artur Klark
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Opravdu vysoce vyvinutá technologie vypadá jako magie... Artur Klark
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Zabudované systémy? Embedded systém (vestavěný systém, zabudovaný systém) je jednoúčelový systém, ve kterém je řídicí počítač zcela zabudován do zařízeni, které ovládá.
●
Na rozdíl od univerzálních počítačů, jako jsou osobní počítače (personal computer, PC), embedded (zabudované) počítače jsou většinou jednoúčelové, určené pro předem definované činnosti.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Proč potřebujeme zabudované systémy?
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Proč potřebujeme zabudované systémy? Vzhledem k tomu, že systém je určen pro konkrétní účel, mohou tvůrci systému při návrhu optimalizovat pro konkrétní aplikaci a tak snížit cenu výrobku. ●
●
Zvetší se efektivita a spolehlivost systému.
●
Systém je lepši z hlediska ekonomie energie.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Dějiny. Jak to začalo? První hromadně vyráběný embedded systém byl vojenský naváděcí systém D17 firmy Autonetic pro rakety Minuteman, uvedený v roce 1961. Byl vytvořen z jednotlivých tranzistorů a jako hlavní paměť používal hard disk. Při zavádění výroby raket Minuteman II v roce 1966 byl systém D-17 nahrazen novým počítačem, který jako první používal velké množství integrovaných obvodů. Hromadná výroba těchto počítačů způsobila, že cena integrovaného obvodu obsahujícího čtyři hradla NAND klesla z 1000 dolarů na pouhé tři dolary a zlevnila a víceméně umožnila použití integrovaných obvodů v komerčních výrobcích..
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Dějiny. Jak to začalo? 1970 První moderní embedded systém byl naváděcí počítač pro Apollo vyvinutý Charlesem Stark Draperem v přístrojové laboratoři na MIT. Pro každý let na měsíc byly použity dva. Běžel na nich naváděcí systém pro řídící modul a LEM.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Dějiny. Jak to začalo? U těchto prvních embedded systémů z počátku 60. let cena nehrála roli. Od té doby došlo ke značnému snížení ceny, zvýšení výpočetního výkonu a funkčnosti. Například první mikroprocesor Intel 4004, který se uplatnil například v kalkulačkách a dalších malých systémech, vyžadoval vnější paměť a další podpůrné obvody.
V polovině 80. let byla většina původně externích součástek integrována na čipu spolu s procesorem a tato součástka se začala označovat jako microcontroler
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Spolehlivost embedded systémů 1 Systém nelze kvůli opravě bezpečně vypnout nebo je pro opravu nepřístupný. Obecně se to týká testovacích podsystémů embedded systémů a přepínačů na síti. Místo hardwarové náhrady lze použít softwarový záložní režim, který poskytuje částečnou funkčnost. Příkladem jsou například systémy ve vesmíru, podmořské kabely, navigační majáky, systémy pro vrtání děr a automobily. Často do této kategorie patří také sériově vyráběná spotřební elektronika, protože opravny jsou relativně daleko a opravy jsou finančně náročnější než výroba nového výrobku.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Spolehlivost embedded systémů 2 Systém musí být neustále v chodu z bezpečnostních důvodů. Parametry jsou podobné jako u předešlého typu, ale záložní softwarové režimy nejsou v takové míře tolerovány. Často je nutné je zvolit operátorem. Mezi příklady patří navigační systémy letadel, řídicí systémy jaderných reaktorů, řízení nebezpečných provozů v chemických továrnách, signalizace provozu vlaků, řízení motorů u jednomotorových letadel.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Spolehlivost embedded systémů 3 Zastavení systému způsobí velké finanční ztráty (telefonní ústředny, řízení továren, ovládání mostů a výtahů, řízení bankovních převodů peněz a elektronická tržiště). Tyto systémy obvykle obsahují několik vestavěných testů indikujících správný chod systému a existuje online záložní systém nebo záložní softwarový režim a ruční ovládání.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Spolehlivost embedded systémů 4 Systém nemůže běžet v nebezpečném nebo nekorektním stavu. Například pokud by došlo k velkým finančním ztrátám nebo ohrožení zdraví (lékařské přístroje, zálohované letecké přístroje a stroje (například motor u více motorových letadel), řízení chemických procesů, automatické burzy, herní systémy). Při detekci nebezpečného stavu je jediným řešením ukončit chod systému a indikovat chybu.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Automaty a Výpočetní technika 1 Automat ńebo Konečný automat (FSM z anglického finite state machine) je teoretický výpočetní model používaný v informatice pro studium vyčíslitelnosti a obecně formálních jazyků. Popisuje velice jednoduchý počítač, který může být v jednom z několika stavů, mezi kterými přechází na základě symbolů, které čte ze vstupu. Množina stavů je konečná (odtud název), konečný automat nemá žádnou další paměť kromě informace o aktuálním stavu.
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Automaty a Výpočetní technika 2 Konečný automat je velice jednoduchý výpočetní model Dokáže rozpoznávat pouze regulární jazyky. Konečné automaty se používají pro zpracování regulárních výrazů, např. jako součást lexikálního analyzátoru v překladačích. V informatice rozlišujeme automat Mealyho a Mooreův. Mealyho stroj označuje konečný automat s výstupem. Výstup je generován na základě vstupu a stavu, ve kterém se automat nachází. To znamená, že stavový diagram automatu bude pro každý přechod obsahovat výstupní signál. Mealyho stroje jsou obdobou Mooreových strojů, u těch ale výstup nezáleží na současném vstupu. I přesto je každý Mealyho stroj ekvivalentní nějakému Moorově stroji
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Senzory Přistroj pro převod energie jednoho druhu do energie jiného druhu
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Různi koncepce regulace Boolean regulátor ➢Regulátor ze zpětnou vazbou ➢Fuzzy regulátor ➢PID regulátor ➢
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Jak poznáme že potřebujeme použít zabudovaný systém?
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Efektivita zabudovaného systému?
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Zabudované systémy v moderní laboratoři
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
Zabudované systémy, Co dal?
V . Kushpil (ÚJF AV CR)
