نظام مضمن

غالبا ما تكون الأنظمة المدمجة مرتبطة مع البيئة من خلال حساسات ومفعلات actuators تتلقى المعطيات من البيئة لتقوم بناء على نتائج معالجة تلك المعطيات بالقيام بوظيفة محددة.

تتسم الأنظمة المدمجة بسمات رئيسة:

• يمكن الاعتماد عليها:

1. الوثوقية: هي احتمالية عدم فشل النظام في القيام بالوظيفة الموكلة إليه.
2. قابلية الصيانة: وهي إمكانية إعادة النظام إلى العمل، بعد حصول عطل خلال وقت قصير
3. الإتاحية: هي احتمالية أن النظام متاح في لحظة زمنية ما، ولتحقيق إتاحية عالية، يجب أن يكون كل من الوثوقية وقابلية الصيانة عاليتين.
4. الأمان: أي أن فشل النظام لن يسبب أذى.
5. أمن المعطيات: يكفل النظام بقاء المعلومات السرية أمنة، كما أن النظام يضمن أي نوع من الاتصالات التي بحاجة إلى تأكيد هوية.

• هي أنظمة فعالة:

1. فعالة من حيث الكلفة.
2. فعالة من حيث الوزن: إذ يجب أن تكون أخف ما يمكن.
3. فعالة من حيث الطاقة: يجب أن تستهلك أقل قدر ممكن من الطاقة مع ضمان قيامها بوظيفتها بالشكل المطلوب.
4. فعالة من حيث حجم كود البرنامج: كل التعليمات التي ستنفذ في النظام، يجب أن تكون مخزنة ضمن النظام، والأنظمة المدمجة عادة لا تحوي قرصا صلبا.
5. فعالة من حيث العمل في الزمن الحقيقي: المقصود بعبارة "العمل بالزمن الحقيقي" هو أن النظام لا يحتمل أي تأخير أي أن النظام يستجيب فورا لأي تغير يحدث بالبيئة المحيطة بعمل مقابل لهذا التغير دون أي تأخير زمني.
6. هي أنظمة تقوم بعملها خلال الزمن المحدد لإنهاء العمل.
7. هي أنظمة تقوم بوظيفة محددة، أي لا تقوم بوظائف متنوعة.
8. وهي أنظمة لا تستخدم - بشكل عام - وحدات التخاطب المألوفة في الحواسيب كالفأرة ولوحة الكتابة والشاشة، بل تستخدم الأزرار ودواليب تحكم وغيرها، ولذلك لا يلاحظ المستخدم وجود أي نمط للمعالجة المعطيات، ولهذا السبب، تسمى هذه الأنظمة أحيانا بالحواسيب الداخلية.
9. هي أنظمة هجينة في أغلب الحالات: أي أنها تحوي أجزاء تماثلية وأجزاء رقمية، الأولى تستخدم قيم معطيات تماثلية والثانية قيم معطيات رقمية (متقطعة).
10. الأنظمة المدمجة عادة ما تكون أنظمة تفاعلية: بمعنى أنها تتفاعل مع البيئة، فتبقى مستعدة لاستقبال أي معطيات جديدة من البيئة ومعالجتها ومن ثم توليد خرج مناسب، حسب البرنامج الذي زودت به، فهي دائما في حالة تفاعل مستمر مع البيئة بوتيرة تحددها تلك البيئة.

غالباً ما تجد الأنظمة المدمجة في:

• في المعامل والمصانع في دارات التحكم بالروبوتات وفي المصانع النووية
• في الشوارع والطرقات كدارات المراقبة ودارات تنظيم المرور
• في الأجهزة المنزلية كالغسالات، والمايكروويف وأجهزة الديجيتال
• أجهزة الهواتف النقالة أو الـ PDA
• أجهزة الإنترنت المحمول والثابت
• المعدات العسكرية مثل أجهزة التحكم بالصواريخ
• أجهزة الاتصالات الحديثة مثل الأقمار الصناعية
• الأجهزة الطبية باختلاف أنواعها

• وضع خوارزمية للتصميم
• فهم الخوارزمية يتيح لنا التأكد من عدم إهمال أي شيء أساسي في التصميم.
• اختبار التصميم من خلال أدوات محاكاة ونمذجة برمجية قبل الشروع في تطبيقه.

وهناك إجمالا طريقتين للتصميم:

• من الأعلى للأسفل: البدء من توصيف مجرد للنظام ومن ثم الانتقال إلى التفصيل شيئا فشيئا.
• من الأسفل للأعلى: البدء أولا بالمكونات البالغة الصغر ومن ثم الانتقال إلى المكونات الأكبر.
• في الواقع نعتمد خليط من الطريقتين حسب الحاجة وما يراه المصمم مناسبا.

• التأكد من قيام البرنامج بوظيفته، ومن عمل لوحات التخاطب بشكل صحيح.
• التأكد من الأداء الجيد للنظام كزمن التنفيذ والسرعة.
• تكاليف التصنيع.
• استهلاك القدرة.

• تحديد مواصفات النظام مواصفة
• 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

• يخزن على ذاكرة ثابتة أو فلاش ميموري
• يقوم بأداء وظيفة واحدة على الأغلب
• ممكن ان يتكون من عدة أنظمة مضمنة

• وحدات المعالجة المركزية
• وحدات تخزين للمعلومات
• وحدات توقيت وعد
• وحدات التحويل من الإشارات التشابهية إلى الإشارات الرقمية
• وحدات إظهار للنتائج
• وحدات إرسال واستقبال معلومات

• بوابة إلكترونيات
• بوابة تقنية المعلومات
• بوابة علم الحاسوب
• بوابة كهرباء

في كومنز صور وملفات عن: نظام مضمن