組み込みシステムとは何ですか?特徴、アーキテクチャなど
今では、どこを見ても電子機器を見つけることができます。私たちの母親が使っている小さなお茶メーカーから、ハイエンドのゲーム機に至るまで、太陽の下にあるほとんどすべてのものに電子機器が電力を供給しています。それぞれの電子機器は私たちの生活を楽にしてくれますが、それらが私たちの生活をどれだけ楽にしてくれるかに応じて、そのような製品もさまざまな価格で入手できます。価格のことは別として、私たちが使用するほとんどすべてのデジタル電子機器には、いくつかの基本的な特性があります。はい、私たちは現在、精度が高く、消費電力が少ないなどの理由から、主にデジタル電子機器を使用しています。ただし、この記事は、デジタル電子機器のアナログに対する利点について説明するものではありません。
基本的に、すべての電子ガジェットの中核には、入力を取得し、それらを処理して決定を下したり、出力を提供したり、保存したりするための機能が備わっています。そのようなパラメータの性能に応じて、そのような電子機器はさまざまな目的に使用できます。従来のコンピュータは、考えられるほとんどすべてのことを実行でき、さまざまな目的に応じてさまざまな周辺機器を接続できますが、何でも屋ではないいくつかの電子機器もあります。しかし、彼らは単一のタスク、または厳密に限定された一連のタスクの達人です。このようなシステムは組み込みシステムと呼ばれます。組み込みシステム私たちのコンピュータのように複雑なタスクを実行するのにはまったく効率的ではありませんが、設計されているため、手間をかけずにその仕事を行うことができます。
組み込みシステムのいくつかの特徴
他の電子システムと同様に、すべての組み込みシステムといくつかの特有の特性も同様です。そのうちのいくつかを見てみましょう。
- ほとんどの場合、組み込みシステムには、特定の組み込みシステムに割り当てられたタスクを実行するのに十分なハードウェア リソースが限られています。このようなシステムでは、いくつかの低コストの汎用マイクロプロセッサが使用されます。
- 組込みシステムで使用されるソフトウェアは、多くの場合、組込みシステム内でのみ使用されるため、ハードウェアの不一致などにより、他のシステムや一般のシステムでは使用できません。
- 組み込みシステムには、ハードウェアごとに異なるユーザー インターフェイスが備わっており、私たちが日常の目的で使用する電子機器とはまったく異なります。券売機や ATM などの多くの組み込みシステムにはマウスやキーボード用のインターフェイスがありますが、システムに変更を加えることができるのは技術者のみに限られています。
- 組み込みシステムには多くのストレージがありません。また、ほとんどの組み込みシステムには専用の永続ストレージが付属していない場合もあります。命令を保存するために小さなファームウェアが使用され、命令はシステム内の小さな ROM に永続的にロードされます。ただし、組み込みシステムでのみ使用できる専用のオペレーティング システムもあります。このようなシステムでは、オペレーティング システム用に追加のストレージ ユニットが必要になる場合があります。
- ほとんどの場合、組み込みシステムはさまざまなセンサーから信号を受け取り、出力を与えるか、何らかの決定を下します。このようなシステムまたはアーキテクチャは、主にオートメーション業界で使用されます。そうは言っても、組み込みシステムは人間の介入がほとんど、またはまったくなくても動作する可能性があります。
組み込みシステムのアーキテクチャ
他の電子システムと同様に、組み込みシステムも独特のアーキテクチャを持っています。私たちが一般的に使用している通常のコンピューターとそれほど変わりません。しかし、組み込みシステムではかなり制限があります。
コンピューター、心臓、またはマイクロプロセッサーを備えた組み込みシステムと同様に、入力デバイスまたはセンサーと通信して意思決定を行ったり、適切な出力を生成したりします。それとは別に、心臓またはマイクロプロセッサは、機能の実行中に一時的なデータまたは永続的な情報を保存するために RAM または記憶装置と通信することができます。
一部の組み込みシステムには、双方向通信用の追加コンポーネントが含まれる場合もあります。その一例として、お金を引き出すための ATM があります。 ATM 機内のコンピュータは現金自動支払機と通信して、利用可能な金種を確認し、ユーザーの入力に応じて同じ金種を払い出すことができます。
リアルタイム オペレーティング システムと組み込みシステム
ほとんどの組み込みシステムはリアルタイム オペレーティング システム上で実行され、最小限のバッファ遅延で意思決定が行われます。たとえば、消火自動化システムでは、遅滞なく直ちに消火手順を実行する必要があります。リアルタイム システムの別の例は ATM です。引き出しまたは口座に追加されたお金は、すぐに銀行サーバーにアップロードされる必要があります。
リアルタイム オペレーティング システムの動作は高速で遅延が最小限に抑えられているため、このようなシステムは、生産性を最大化し、またそのようなシステムから可能な限り最高の精度を得るために、組み込みシステムで広く使用されています。
組み込みシステム用のさまざまなオペレーティング システム
組み込みシステム専用のオペレーティング システムもいくつかあります。毎回使用されるわけではありませんが、組み込みシステム専用のオペレーティング システムを使用すると、ユーザーにとって作業が簡単になります。
Microsoft は、組み込みシステム向けの独自のソリューションも提供しています。 Microsoft Windows XPe は、組み込みシステム用の Windows XP のエディションです。 Windows XPe を使用すると、ユーザーはオペレーティング システムの特定の要素をインストールから遠ざけて、リソースが最も制限されているシステムでもオペレーティング システムを実行できるようにすることができます。
以前は、携帯電話のタスクは、電話の発着信、SMS の送受信、その他の小さなタスクにのみ限定されていました。そのためには、携帯電話でのみ使用される組み込みオペレーティング システムである Symbian があります。他の例には、Palm OS やデジタル カメラでの使用を目的としたオペレーティング システムが含まれます。
したがって、組み込みシステムは、小規模で限られた一連のタスクを実行するために構築された電子システムです。私たちが使用するテレビやエアコンでさえ、ハードウェアとソフトウェアが付属しており、本来の目的を達成するのに十分効率的です。組み込みシステムとは、一言で言えばそういうものです。
組み込みシステムとインターネット
組み込みシステムを制御したり、インターネットを介して地理的に異なる場所との間で出力をブロードキャストしたりすることもできます。 IoT ベースの組み込みシステムは非常に複雑に見えるかもしれませんが、実際はそうではありません。
IoT を備えた組み込みシステムには、インターネットを介してセンサーからデータを取得し、同じメディアを介して出力デバイスを駆動するための信号を送信するためにインターネットに接続するための追加のインターフェイスのみが付属しています。ただし、このようなシステムのソフトウェアは、一般的な組み込みシステムで使用されるソフトウェアとは少し異なります。
組み込みシステムの作り方
組み込みシステムを最初から作るのはかなり難しい場合があります。センサーと出力を適切に接続し、センサーの入力を処理して必要な出力を提供するように処理ユニットを構成する必要があります。
作成しようとしている組み込みシステムによっては、さらに多くのインターフェイスを追加する必要があり、システムがさらに複雑になる可能性があります。しかし、雲にも明るい兆しはあります。本当に組み込みシステムの構築を計画している場合、最善の方法は、Arduino などの電子プラットフォームを使用することです。もっと詳しく知ることができますここ。
組み込みシステムに関する情報がお役に立てば幸いです。組み込みシステムについてさらに質問がありますか?ご質問は以下にコメントしてください。
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