1. Встраиваемые системы. Классификация встраиваемых систем.

Встраиваемая система (embedded system) – это конечная система определённого вида, которая обладает одной или несколькими специализированными функциями в объемлющей системе, в отличие от компонентов общего назначения; здесь все узлы функционируют вместе, согласно набору правил, на основании согласованного и утверждённого плана.

Система – набор компонентов, необходимый для выполнения определённой функции; аппаратное и программное обеспечения.

Встраиваемый – основная функция не вычислительная; обычно не автономная; обычно компьютер внутри системы; зависит от приложения, с учётом ограничений.

Любая компьютеризированная функция в современных устройствах реализована с использованием одного или нескольких микропроцессов, которые руководят работой встраиваемой системы.

Классификация:

- Микроконтроллеры (Micro Controller Unit – MCU)

- Система на кристалле (System on Chip – SoC), которую часто называют одноплатным компьютером (Single Board Computer – SBC)

Микроконтроллер – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный MCU сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и(или) ПЗУ. По сути, это однокристальных компьютер, способный выполнять относительно простые задачи. Отличается от микропроцессора интегрированными в микросхемах устройствами ввода и вывода, таймерами и другими периферийными устройствами.

Система на кристалле – сверхбольшая интегральная схема (СБИС), содержащая на кристалле различные сложные функциональные блоки (СФ-блоки), которые образуют законченное изделие для автономного применения в электронной аппаратуре. СФ-блоки, предназначенные для использования в разнообразных проектах, часто называют IP-модулями (Intellectual Property - модули). При этом в состав СФ-блоков входит микропроцессорное ядро с периферийными устройствами в различных сочетаниях. СФ-блоки, используемые при проектировании SoC имеют две основные формы представления: в виде топологических фрагментов, которые могут быть непосредственно реализованы в физической структуре кристалла – аппаратно-реализованные (hard) СФ-блоки; в виде моделей на языке описания аппаратуры (Verilog, VHDL), которые средствами САПР (система автоматизации проектных работ) могут быть преобразованы в топологические фрагменты для реализации на кристалле – синтезируемые (soft) СФ-блоки.

Система на кристалле на базе ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Блоки могут быть соединены с помощью шины собственной разработки или стандартной конструкции, например, AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture - Прогрессивная архитектура шины микроконтроллера) в чипах компании ARM. Если в составе чипа есть контроллер прямого доступа к памяти (ПДП, DMA - Direct memory access), то с его помощью можно заносить данные с большой скоростью из внешних устройств напрямую в память чипа, минуя процессорное ядро.

SoC – это возможность использования широкой номенклатуры СФ-блоков, имеющихся на рынке, которые могут быть реализованы на базе различных функциональных библиотек и технологий и интегрированы в кристалл средствами современных САПР.