نظام مضمن

النظام الرقمي هو نظام كامل يحتوي على دارات إلكترونية رقمية أي تعمل عند مستويين الصفر – الواحد وكمثال على هذه الدارات... العدادات... المقارنات.. اذا احتوى النظام الرقمي على بنية برمجبة بالأضافة إلى البنية العتادية عندها نحصل على ما يسمى بـ الأنظمة المطمورة

اذا فالأنظمة المطمورة تعريفا هي: الأنظمة المطمورة هي عبارة عن أنظمة رقمية كاملة يجتمع فيها الكيان الصلب مع العتاد البرمجي في بيئة واحدة ليحققوا التكامل المطلوب حيث يقود فيها العتاد البرمجي العتاد الصلب من اجل تنفيذ المهمات المطلوبة منه

أين توجد الأنظمة المضمنة؟

• في المعامل والمصانع :: دارات التحكم بالروبوتات :: المصانع النووية
• في الشوارع والطرقات :: كدارات المراقبة :: دارات تنظيم المرور
• في البيوت :: كما في الغسالات – المايكروويف – أجهزة الديجيتال
• معك انت الآن :: أجهزة الموبايل :: أو الـ PDA :: وغيرها

اذا الأنظمة المضمنة توجد في كل مكان... لا تستغرب فهي تحيا معك

كيف يتم تصنيع النظام المضمن :: مراحل التصنيع

• تحديد مواصفات النظام Specifications
• تشكيل النماذج والوحدات Modeling
• التصميم المبدئي وتقسيم الوظائف Design Space Exploration And Partitioning
• مرحلة التجميع وتحسين الأداء synthesis and optimization
• مرحلة التحقق والإثبات Validations
• مرحلة التنفيذ : Implementations

تحديد مواصفات النظام Specifications

و تتضمن تحديد الوظائف والمهام المطلوبة من النظام مع وصف واضح ودقيق لكل وظيفة بشكل بعيد عن الغموض

تشكيل النماذج والوحدات Modeling

هي عملية التصور والتخيّل للنظام مع اعادة ترتيب للمرحلة الأولى وفيها يتم إنشاء نموذج الكيان الصلب ونموذج الكيان البرمجي

التصميم المبدئي وتقسيم الوظائف Design Space Exploration And Partitioning

ولها أسلوبين

1. Homogeneous : وفيها يتم تقسيم الوظائف من قبل مصمم النظام
2. Heterogeneous : وفيها يتم تقسيم الوظائف في المرحلة السابقة عند تشكيل النماذج

مرحلة التجميع وتحسين الأداء synthesis and optimization

وفيها يتم تجميع الوظائف مع بعضها البعض ليتم اختبارها في المرحلة اللاحقة كما يتم فيها عملية تحسين للتصميم بشكل عام

مرحلة التحقق والإثبات Validations

و فيها يتم اختبار التصميم عن طريق إحدى بيئات المحاكاة وذلك للتأكد من سلامة التصميم والتأكد من أنّ النظام يقوم بالوظائف المطلوبة منه كاملة.

مرحلة التنفيذ : Implementations

وهي المرحلة الأخيرة من مراحل تصنيع الأنظمة المضمنة وفيها يتم بناء النظام بشكله الأخير ثم يختبر بشكل عملي قبل طرحه في الأسواق

السؤال التالي ماذا يمكن ان تحتوي الأنظمة المضمنة ؟

خصائص الأنظمة المضمنة ؟

1. يخزن على ذاكرة ثابته أو فلاش ميموري
2. يقوم بأداء وظيفة واحدة على الأغلب
3. ممكن ان يتكون من عدة أنظمة مضمنه

ماذا تحتوي الأنظمة المضمنة ؟

1. وحدات المعالجة المركزية
2. وحدات تخزين للمعلومات
3. وحدات توقيت وعدّ
4. وحدات التحويل من الإشارات التشابهية إلى الإشارات الرقمية
5. وحدات اظهار للنتائج
6. وحدات إرسال واستقبال معلومات

وحدات المعالجة المركزية

و تقسم وحدات المعالجة المركزية إلى ثلاثة اقسام أولاً : معالجات وحيدة الهدف : وهي عبارة عن دارة رقمية مصممة لتنفيذ برنامج واحد محدد خصائصها :

• تحتوي فقط على العناصر التي نحتاجها لتنفيذ البرنامج
• لا يوجد فيها ذاكرة

فوائدها :

• السرعة في الأداء
• الطاقة المنخفضة
• الحجم الصغير

ثانياً : معالجات التطبيقات الخاصة :

وهي عبارة عن معالجات قابلة للبرمجة تم تصميمها وتصنيعها من اجل تنفيذ مجموعة محددة من التطبيقات في حالاتها العامة فهي مزيج بين نوعين من المعالجات النوع الأول الذي رأيناه والنوع الثالث الذي سنراه خصائصها :

• تمتلك ذاكرة برامج
• خط معطيات محسن : Optimized Databath
• وحدات وظائفية محددة

فوائدها :

• مرنة نوعا ما
• أداء جيد
• الحجم الصغير وطاقة منخفضة

ثالثا : معالجات الأهداف العامة :

وهي عبارة عن معالجات قابلة للبرمجة تستخدم وتصنيعها من اجل تنفيذ تطبيقات مختلفة وتعرف بالمعالجات الصغرية خصائصها :

• تمتلك ذاكرة برامج
• خط معطيات عام بالإضافة إلى وجود عدد كبير من المسجلات العامة ووجود وحدة حساب ومنطق عامة أيضاً

فوائدها :

• إنتاجها سريع وتكلفة إنتاجها منخفضة
• مرنة بشكل كبير

و كمثال عليها معالجات البنتيوم من شركة انتل

وحدات التوقيت والعدّ :

وتشمل كافة أنواع العدادات والمؤقتان ويتم استخدامها في الأنظمة المطمورة من اجل تحقيق التزامن في عمل معين

وحدات التحويل من الإشارات التشابهية إلى الإشارات الرقمية والرقمية إلى تشابهية:

وهي من أهم الوحدات التي تتواجد في الأنظمة المطمورة فيها تقوم بتحويل الإشارات التشابهية إلى رقمية وبالعكس وذلك حسب متطلبات الدارات الموضوعة في النظام الرقمي

وحدات الخرج والدخل :

وحدات الخرج لإظهار النتائج والرسائل وكذلك للإعلام بحالات النظام ومن أهم هذه الدارات شاشات الإظهار الكريستالية... لوحات السبع قطع... الليدات وحدات الدخل تستعمل لادخال المعطيات مثل لوحات المفاتيح والحساسات وغيرها

وحدات إرسال واستقبال المعلومات :

ازدات أهمية هذه العناصر خاصة في الآونة الأخيرة حيث أصبح العالم بأكمله يتجه نحو التقنيات اللاسلكية ومن أهم هذه الدارات مرسلات ومستقبلات البلوتوث ومرسلات ومستقبلات الإشارات الراديوية هذه كانت نظرة عامة عن العناصر التي قد تتواجد في النظام المطمور

هذا ما توفر لدي عن الأنظمة المطمورة... ونرحب بمشاركاتكم...

المراجع

Power analysis of embedded operating systems - Design Automation

الوصلات الداخلية والخارجية

يمكنك الاستفادة من الموضوع التالي الاوتومات