Embedded Systems (سیستم های تعبیه شده) چیست ؟

یکی از چشمگیرترین تحولات جهان در چند دهه اخیر، توسعه فناوری کامپیوتر بوده است. کامپیوترها که زمانی صرفاً ابزاری صنعتی در شرکت‌ها، بیمارستان‌ها و مدارس محسوب می‌شدند، امروز به بخش جدایی‌ناپذیر زندگی روزمره انسان‌ها تبدیل شده‌اند. یکی از شاخه‌های این فناوری، Embedded Systems (سیستم های تعبیه شده) است. این سیستم‌ها نسخه‌های کوچک‌تر کامپیوترها هستند که در دستگاه‌های مختلف مانند تلفن‌های همراه و خودروها به کار می‌روند. ممکن است شما با این سیستم ها کار کرده باشید اما متوجه آن نشده باشید.

Embedded systems چیست ؟ 

Embedded System سیستمی است که بخشی از یک سیستم بزرگتر را تشکیل می‌دهد و در آن جای دارد.گاهی این سیستم‌ها به تنهایی هم قادر به عملکرد هستند. این سیستم‌ها از سخت‌افزار، نرم‌افزار، و در برخی موارد از اجزای اضافی تشکیل می‌شوند. برخلاف کامپیوترها که امکانات گسترده‌ای دارند و می‌توانند کارهای مختلفی انجام دهند، Embedded systems به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که تنها یک وظیفه مشخص را انجام دهند. در حالی که افراد از کامپیوتر برای نیازهای مختلف و کارهای دلخواه خود استفاده می‌کنند، توسعه‌دهندگان سیستم‌های تعبیه‌شده را برای یک کار خاص توسعه می‌دهند تا همان وظیفه مشخص را با دقت انجام بدهد.

یک از مثال های خوب برای این سیستم ها ماکروفر هست که ممکن شما با آن کار کرده باشید اما متوجه این سیستم نشده باشید. این سیستم های در جاهای دیگر مانند خودرو ها، ساعت های دیجیتال، خانه های هوشمند و موارد دیگر به کار می رود.

اجزای Embedded systems:

اجزای اصلی

Embedded systems برای عملکرد خود به چند بخش اصلی نیاز دارند. این سیستم‌ها از یک پردازنده برای پردازش برنامه‌ها استفاده می‌کنند. برنامه‌هایی که روی این سیستم‌ها اجرا می‌شوند باید در یک مکان مشخص ذخیره شوند، به همین دلیل، حافظه (Memory) یکی از اجزای ضروری این سیستم‌هاست. این سیستم‌ها به واحدهای ورودی و خروجی برای دریافت ورودی از منابع خارجی و ارائه خروجی نیز نیاز دارند. این اجزا بخش‌های کلیدی یک Embedded systems محسوب می‌شوند.

سفارشی‌سازی بر اساس نیازهای خاص

توسعه‌دهندگان Embedded systems برای کاهش هزینه تولید، تلاش می‌کنند تا سخت‌افزار را برای هر سیستم شخصی سازی بکنند و تنها برای انجام وظایف خاص خود آن را طراحی می کنند. به همین دلیل، توسعه دهندگان، سخت‌افزار این سیستم‌ها  را محدود و بخش های غیر استفاده این سیستم ها را حذف می کنند. این شخصی سازی ها باعث می‌شود که سخت‌افزار یک سیستم با سیستم دیگر متفاوت باشد و اجزای همراه با هر سیستم بسته به نیاز خاص آن تغییر کنند.

برنامه نویسی Embedded Systems

توسعه‌دهندگان Embedded systems باید درک عمیقی از سخت‌افزار داشته باشند، زیرا توسعه دهندگان اغلب به‌طور مستقیم با سخت‌افزار در تعامل هستند. برخلاف کامپیوترهای خانگی که منابع زیادی دارند، این سیستم ها با محدودیت منابع مواجه‌اند؛ بنابراین، توسعه‌دهندگان باید در طراحی نرم‌افزارها به این محدودیت‌ها توجه ویژه‌ای داشته باشند تا از مشکلات مربوط به کمبود منابع جلوگیری کنند.

توسعه‌دهندگان برای مقابله با این چالش‌ها، نرم‌افزارهای کارآمد و بهینه‌ای ایجاد می‌کنند تا بتوانند این محدودیت‌ها را جبران کنند. برنامه های Embedded systems بر خلاف کامپیوتر ها برای مدت طولانی بی وقفه اجرا می شود؛ بنابراین، توسعه دهندگان باید نرم‌افزارهای قابل‌اعتماد و پایداری را توسعه بدهند تا این برنامه‌ها بتوانند به‌طور مستمر و بدون مشکل در طولانی‌مدت اجرا شوند.

زبان‌های مناسب برای توسعه  Embedded Systems

برای توسعه برنامه‌های Embedded systems، زبان‌های مختلفی وجود دارد که شامل C، C++، Rust و Python می‌شوند. در میان این زبان‌ها، زبان برنامه‌نویسی C محبوب‌ترین  زبان برای برنامه‌نویسی این سیستم‌ها به شمار می‌آید. دلیل این محبوبیت گسترده، سازگاری بالای C با انواع سخت‌افزارهای مختلف است.

زبان C با وجود اینکه یک زبان سطح بالا محسوب می‌شود، ویژگی‌های زبان‌های سطح پایین را نیز در خود جای داده است. این خصوصیت باعث می‌شود که توسعه‌دهندگان علاوه بر بهره‌گیری از امکانات زبان‌های سطح بالا، بتوانند سخت‌افزار را به‌خوبی کنترل کرده و با آن ارتباط برقرار کنند. به همین دلیل، C به عنوان یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای Embedded systems شناخته می‌شود.