Tutorial Sistem Tertanam: Apa itu, Sejarah & Karakteristik

Sebelum kita mempelajari Sistem Tertanam, mari kita pelajari:

Apa itu Sistem?

Sistem adalah suatu pengaturan di mana semua komponennya bekerja menurut aturan tertentu yang telah ditentukan. Ini adalah metode pengorganisasian, pengerjaan, atau pelaksanaan satu atau lebih tugas menurut rencana tetap.

Contoh Sistem Tertanam

Printer laser

Printer Laser merupakan salah satu contoh Sistem Tertanam yang menggunakan sistem tertanam untuk mengelola berbagai aspek pencetakan. Selain melakukan tugas utama pencetakan, printer ini juga harus menerima masukan pengguna, mengelola komunikasi dengan sistem komputer, menangani kesalahan, dan mendeteksi kertas yang tertinggal di baki, dll.

Di sini, tugas utama mikroprosesor adalah memahami teks dan mengontrol kepala cetak sedemikian rupa sehingga mengeluarkan tinta jika diperlukan.

Untuk melakukan ini, ia perlu memecahkan kode berbagai file yang diberikan padanya dan memahami font dan grafik. Ini akan menghabiskan banyak waktu CPU untuk memproses data serta harus menerima input pengguna, motor kontrol, dll.

Sejarah sistem Tertanam

Berikut adalah tonggak penting dari sejarah sistem tertanam:

• Pada tahun 1960, sistem tertanam pertama kali digunakan untuk mengembangkan Sistem Panduan Apollo oleh Charles Stark Draper di MIT.
• Pada tahun 1965, Autonetics mengembangkan D-17B, komputer yang digunakan dalam sistem panduan rudal Minuteman.
• Pada tahun 1968, sistem tertanam pertama untuk kendaraan dirilis.
• Texas Instruments mengembangkan mikrokontroler pertama pada tahun 1971.
• Pada tahun 1987, OS tertanam pertama, VxWorks, dirilis oleh Wind River.
• Microsoft'S Windows tertanam CE pada tahun 1996.
• Pada akhir tahun 1990an, sistem Linux tertanam pertama kali muncul.
• Pasar tertanam mencapai $140 miliar pada tahun 2013.
• Analis memperkirakan pasar Embedded lebih besar dari $40 miliar pada tahun 2030.

Karakteristik Sistem Tertanam

Berikut ini adalah karakteristik penting dari sistem tertanam:

• Membutuhkan kinerja waktu nyata
• Itu harus memiliki ketersediaan dan keandalan yang tinggi.
• Dikembangkan di sekitar sistem operasi waktu nyata
• Biasanya, memiliki pengoperasian yang mudah dan tanpa disk, boot ROM
• Dirancang untuk satu tugas tertentu
• Itu harus terhubung dengan periferal untuk menghubungkan perangkat input dan output.
• Menawarkan keandalan dan stabilitas yang tinggi
• Diperlukan antarmuka pengguna minimal
• Memori terbatas, biaya rendah, konsumsi daya lebih sedikit
• Tidak diperlukan apapun memori sekunder di komputer.

Terminologi penting yang digunakan dalam sistem tertanam

Sekarang dalam tutorial Sistem Tertanam ini, kita akan membahas beberapa istilah penting yang digunakan dalam sistem tertanam.

Keandalan

Ini mengukur probabilitas kelangsungan hidup sistem ketika fungsi tersebut kritis selama run time.

Toleransi kesalahan

Toleransi Kesalahan adalah kemampuan sistem komputer untuk bertahan ketika ada kesalahan.

Real-Time

Sistem tertanam harus memenuhi berbagai batasan waktu dan lainnya. Mereka dipaksakan oleh perilaku alami dunia luar secara real-time.

Misalnya, departemen angkatan udara yang memantau serangan rudal yang masuk harus menghitung dan merencanakan serangan balik mereka secara tepat karena tenggat waktu yang ketat. Jika tidak, departemen itu akan hancur.

keluwesan

Ini membangun sistem dengan peluang debugging bawaan yang memungkinkan pemeliharaan jarak jauh.

Misalnya, Anda sedang membangun pesawat ruang angkasa yang akan mendarat di perkebunan lain untuk mengumpulkan berbagai jenis data dan mengirimkan kembali detail yang dikumpulkan kepada kami. Jika pesawat luar angkasa ini menjadi gila dan kehilangan kendali, kita seharusnya dapat membuat beberapa diagnosis penting. Jadi, fleksibilitas sangat penting saat merancang sistem tertanam.

Portabilitas

Portabilitas adalah ukuran kemudahan penggunaan perangkat lunak tertanam yang sama di berbagai lingkungan. Hal ini memerlukan abstraksi umum antara logika program aplikasi itu sendiri dan antarmuka sistem tingkat rendah.

Apa itu Mikrokontroler?

Mikrokontroler adalah unit VLSI chip tunggal yang juga disebut komputer mikro. Ini berisi semua memori dan antarmuka I/O yang diperlukan, sedangkan mikroprosesor tujuan umum memerlukan chip tambahan untuk ditawarkan oleh fungsi-fungsi yang diperlukan ini. Mikrokontroler banyak digunakan dalam sistem tertanam untuk aplikasi kontrol waktu nyata.

Apa itu Mikroprosesor?

Mikroprosesor adalah perangkat semikonduktor chip tunggal. CPU-nya berisi penghitung program, ALU, penunjuk tumpukan, register kerja, sirkuit pengatur waktu jam. Ini juga termasuk ROM dan RAM, decoder memori, dan banyak port serial dan paralel.

Architekstur Sistem Tertanam

Berikut ini adalah arsitektur dasar dari Sistem Tertanam:

1) Sensor

Sensor membantu Anda mengukur kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor juga menyimpan kuantitas yang diukur ke dalam memori. Sinyal ini dapat diterima oleh pengamat atau oleh instrumen elektronik apa pun seperti konverter A2D.

2) Konverter IKLAN

Konverter AD (konverter analog-ke-digital) memungkinkan Anda mengubah sinyal analog yang dikirim oleh sensor menjadi sinyal digital.

3) Memori

Memori digunakan untuk menyimpan informasi. Sistem Tertanam sebagian besar berisi dua sel memori 1) Volatil 2) Memori non-volatil.

4) Prosesor & ASIC

Komponen ini memproses data untuk mengukur keluaran dan menyimpannya ke memori.

5) Konverter DA

Konverter DA (Konverter digital-ke-analog) membantu Anda mengubah data digital yang diumpankan oleh prosesor menjadi data analog.

6) Aktuator

Aktuator memungkinkan Anda membandingkan keluaran yang diberikan oleh konverter DA dengan keluaran aktual yang disimpan di dalamnya dan menyimpan keluaran yang disetujui dalam memori.

Jenis Sistem Tertanam

Tiga jenis Sistem Tertanam adalah:

• Skala kecil
• Skala Menengah
• Canggih

Sistem Tertanam Skala Kecil

Sistem tertanam ini dapat dirancang dengan mikrokontroler tunggal 8 atau 16-bit. Hal ini dapat dioperasikan dengan bantuan baterai. Untuk mengembangkan sistem tertanam skala kecil, editor, assembler, (IDE), dan cross assembler adalah yang paling penting alat pemrograman.

Sistem Tertanam Skala Menengah

Jenis sistem tertanam ini dirancang menggunakan mikrokontroler 16 atau 32-bit. Sistem ini menawarkan kompleksitas perangkat keras dan perangkat lunak. C, C++, Java, dan alat rekayasa kode sumber, dll. digunakan untuk mengembangkan sistem tertanam semacam ini.

Sistem Tertanam yang Canggih

Jenis sistem tertanam ini memiliki banyak kerumitan perangkat keras dan perangkat lunak. Anda mungkin memerlukan IPS, ASIPS, PLA, prosesor konfigurasi, atau prosesor yang dapat diskalakan. Untuk pengembangan sistem ini, Anda memerlukan desain bersama perangkat keras dan perangkat lunak serta komponen yang perlu digabungkan dalam sistem akhir.

Perbedaan Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Pelajari perbedaan antara Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Mikroprosesor	Mikrokontroler
Ia menggunakan blok fungsional seperti register, ALU, timing, dan unit kontrol.	Ia menggunakan blok fungsional mikroprosesor seperti RAM, timer, I/O paralel, ADC, dan DAC.
Di Mikroprosesor, instruksi penanganan bit lebih sedikit, Satu atau dua jenis saja.	Mikrokontroler menawarkan berbagai jenis instruksi penanganan bit.
Menawarkan pergerakan cepat kode dan data antara memori eksternal dan mikroprosesor.	Menawarkan pergerakan cepat kode dan data dalam mikrokontroler.
Membantu Anda merancang sistem komputer digital tujuan umum.	Membantu Anda merancang sistem khusus aplikasi tertentu.
Ini memungkinkan Anda melakukan multitasking sekaligus.	Ini adalah sistem berorientasi tugas tunggal.
Dalam sistem Mikroprosesor, Anda dapat menentukan jumlah memori atau port I/O yang diperlukan.	Dalam sistem Mikrokontroler, jumlah memori atau I/O yang tetap membuat mikrokontroler ideal untuk menyelesaikan tugas tertentu.
Menawarkan dukungan untuk memori eksternal dan port I/O, yang menjadikannya sistem lebih berat dan mahal.	Jenis sistem ini ringan dan lebih murah dibandingkan dengan mikroprosesor.
Perangkat eksternal memerlukan lebih banyak ruang, dan konsumsi dayanya cukup tinggi.	Sistem jenis ini mengkonsumsi lebih sedikit ruang, dan konsumsi daya juga sangat rendah.

Aplikasi Sistem Tertanam

Berikut ini adalah beberapa aplikasi penting dari sistem tertanam:

Ilmu robotik

• Kendaraan Darat
• Drone
• Kendaraan Bawah Air
• Robot Industri

Medis

• Mesin Dialisis
• Pompa infus
• Monitor Jantung
• Perangkat Prostetik

Otomotif

• Kontrol mesin
• Sistem pengapian
• brake System

jaringan

• router
• Hub
• gateway
• Instrumen Elektronik

Perangkat Rumah

• TV
• Digialarm
• Air Conditioner
• Pemutar Video DVD
• Kamera

Mobil

• Injeksi Bahan Bakar
• Sistem pencahayaan
• Kunci pintu
• Kantong Udara
• Windows
• Sistem Asisten Parkir
• Gerakan Whippers Alarm Anti-pencurian

Kontrol Industri

• Robotika
• Control System
• Rudal
• Reaktor nuklir
• Stasiun Luar Angkasa
• Layanan antar jemput

Keuntungan Sistem Tertanam

Berikut Kelebihan/kelebihan menggunakan Sistem Tertanam:

• Ia mampu mencakup berbagai lingkungan
• Less kemungkinan besar akan mengulangi kesalahan
• Sistem Tertanam menyederhanakan perangkat keras yang mengurangi biaya secara keseluruhan.
• Menawarkan kinerja yang ditingkatkan
• Sistem tertanam berguna untuk produksi massal.
• Sistem tertanam sangat andal.
• Ini memiliki sangat sedikit interkoneksi.
• Sistem tertanam berukuran kecil.
• Ini memiliki operasi yang cepat.
• Menawarkan peningkatan kualitas produk.
• Ini mengoptimalkan penggunaan sumber daya sistem.
• Ini memiliki operasi daya rendah.

Kekurangan Sistem Tertanam

Di sini, terdapat kekurangan/kekurangan penting dalam menggunakan sistem Tertanam.

• Untuk mengembangkan suatu sistem tertanam memerlukan upaya pengembangan yang tinggi.
• Perlu waktu lama untuk memasarkannya.
• Sistem tertanam melakukan tugas yang sangat spesifik, sehingga tidak dapat diprogram untuk melakukan hal yang berbeda.
• Sistem tertanam menawarkan sumber daya memori yang sangat terbatas.
• Itu tidak menawarkan peningkatan teknologi apa pun.
• Sulit untuk membuat cadangan file yang tertanam.

Kesimpulan

• Sistem adalah suatu pengaturan di mana semua komponennya bekerja sesuai dengan aturan tertentu.
• Definisi Sistem Tertanam : Sistem tertanam berarti kombinasi perangkat lunak dan perangkat keras komputer yang memiliki kemampuan tetap atau dapat diprogram.
• Contoh sistem tertanam adalah printer laser yang mengatur berbagai aspek pencetakan.
• Pada tahun 1960, sistem tertanam pertama kali digunakan untuk mengembangkan Sistem Panduan Apollo oleh Charles Stark Draper di MIT.
• Sistem tertanam memerlukan kinerja waktu nyata
• Keandalan mengukur probabilitas kelangsungan hidup sistem ketika fungsi tersebut kritis selama run time.
• Toleransi Kesalahan adalah kemampuan sistem komputer untuk bertahan ketika ada kesalahan.
• Sistem tertanam harus memenuhi berbagai batasan waktu dan lainnya.
• Fleksibilitas adalah membangun sistem dengan peluang debugging bawaan yang memungkinkan pemeliharaan jarak jauh.
• Portabilitas adalah ukuran kemudahan penggunaan perangkat lunak tertanam yang sama di berbagai lingkungan.
• Mikrokontroler adalah unit VLSI chip tunggal yang juga disebut komputer mikro.
• Mikroprosesor adalah perangkat semikonduktor chip tunggal. CPU-nya berisi penghitung program, ALU, penunjuk tumpukan, register kerja, sirkuit pengatur waktu jam.
• Architekstur Sistem Tertanam meliputi: Sensor, Konverter AD, Memori, Prosesor & ASIC, Konverter DA, dan Aktuator.
• Tiga jenis Sistem Tertanam adalah: 1) Skala Kecil, 2) Skala Menengah, dan 3) Canggih.
• Perbedaan utama antara Mikroprosesor dan Mikrokontroler adalah Dalam Mikroprosesor, instruksi penanganan bit lebih sedikit sedangkan Mikrokontroler menawarkan banyak jenis instruksi penanganan bit.
• Penerapan Sistem Tertanam meliputi: 1) Ilmu robotik, 2) Kedokteran, 3) Otomotif, 3) Jaringan, 4) Perangkat Rumah Tangga, 5) Mobil, dan 6) Pengendalian Industri.
• Keuntungan utama Sistem Tertanam adalah mampu mencakup berbagai macam lingkungan.
• Kelemahan utama Sistem Tertanam adalah memerlukan waktu yang lama untuk dipasarkan.