Hệ thống nhúng - Phần 1

Phát triển các hệ nhúng và phần mềm nhúng là quốc sách của nhiều quốc gia trên thế giới, nhất là vào giai đoạn hậu PC hiện nay. Chính phủ, các ngành công nghiệp, các viện nghiên cứu, trường đại học của Việt Nam nên nhìn nhận lại chiến lược phát triển công nghệ thông tin và truyền thông của mình và có những điều chỉnh phù hợp để có thể theo kịp, rút ngắn khoảng cách tụt hậu trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông đối với các nước trong khu vực và trên thế giới...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống nhúng - Phần 1Hệ thống nhúng - Phần 1: Hệ thống nhúng là gì?Phát triển các hệ nhúng và phần mềm nhúng là quốc sách của nhiều quốc giatrên thế giới, nhất là vào giai đoạn hậu PC hiện nay. Chính phủ, các ngànhcông nghiệp, các viện nghiên cứu, trường đại học của Việt Nam nên nhìnnhận lại chiến lược phát triển công nghệ thông tin và truyền thông của mìnhvà có những điều chỉnh phù hợp để có thể theo kịp, rút ngắn khoảng cách tụthậu trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông đối với các nướctrong khu vực và trên thế giới trong quá trình hội nhập nền kinh tế toàn cầukhông thể tránh khỏi hiện nay. Vậy hệ thống nhúng là gì? HỆ THỐNG NHÚNG VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PGS. TSKH Phạm Thượng Cát Viện Công nghệ Thông Tin-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam Tel : 04-8361445 ; E-mail: ptcat@ioit.ncst.ac.vnSau sự phát triển của máy tính lớn và mini (mainframe và mini computer)giai đoạn 1960-1980, PC-Internet giai dọan 1980-2000, thì hiện nay chúng tađang ở thời đại hậu PC. Giai đoạn hậu PC-Internet này dược dự đoán từ năm2000 đến 2020 là giai đoạn của môi trường thông minh mà hệ thống nhúnglà cốt lõi và đang làm nên làn sóng đổi mới thứ 3 trong sự phát triển củaCông nghệ thông tin.Một thực tế khách quan là thị trường của các hệ thống nhúng lớn gấp khoảng100 lần thị trường của PC và mạng LAN, trong khi đó chúng ta mới nhìnthấy bề nổi của công nghệ thông tin là PC và Internet còn phần chìm củacông nghệ thông tin chiếm 99% số processor trên toàn cầu này nằm trongcác hệ nhúng thì còn ít được biết đến.Sức đẩy của công nghệ đưa công nghệ vi điện tử, các công nghệ vi cơ điện,công nghệ sinh học hội tụ tạo nên các chip của công nghệ nano, là nền tảngcho những thay đổi cơ bản trong công nghệ thông tin và truyền thông. Sứckéo của thị trường đòi hỏi các thiết bị phải có nhiều chức năng thân thiện vớingười dùng, có mức độ thông minh ngày càng cải thiện đưa đến vai trò vàtầm quan trọng của các hệ thống nhúng ngày càng cao trong nền kinh tếquốc dân.1. Hệ thống nhúng là gì?Theo định nghĩa của IEEE thì hệ thống nhúng là một hệ tính toán nằm trongsản phẩm, tạo thành một phần của hệ thống lớn hơn và thực hiện một sốchức năng của hệ thống .Nói một cách đơn giản khi một hệ tính toán (có thể là PC, IPC, PLC, vi xửlý, vi hệ thống, DSP vv…) được nhúng vào trong một sản phẩm hay một hệthống một cách hữu cơ và thực hiện một số chức năng cụ thể của hệ thốngthì ta gọi đó là một hệ thống nhúng. Ví dụ quanh ta có rất nhiều sản phẩmnhúng như lò vi sóng, nồi cơm điện, điều hoà, điện thoại di động, ô tô, máybay, tàu thuỷ, các đầu đo cơ cấu chấp hành thông minh vv. Ta có thể thấyhiện nay hệ thống nhúng có mặt ở mọi lúc mọi nơi trong cuộc sống củachúng ta.Các nhà thống kê trên thế giới đã thống kê được rằng số chip vi xử lý ởtrong các máy PC và các server, các mạng LAN, WAN, Internet chỉ chiếmkhông đầy 1% tổng số chip vi xử lý có trên thế giới. Hơn 99% số vi xử lýcòn lại nằm trong các hệ thống nhúng.Như vậy công nghệ thông tin không chỉ đơn thuần là PC, mạng LAN, WANvà Internet như nhiều người thường nghĩ. Đó chỉ là bề nổi của một tảng băngchìm. Phần chìm của công nghệ thông tin chính là các ứng dụng của các hệnhúng có mặt trong mọi ngành nghề của đời sống xã hội hiện nay.Các hệ nhúng được tích hợp trong các thiết bị đo lường điều khiển và cácsản phẩm cơ điện tử tạo nên đầu não và linh hồn của sản phẩm.Trong các hệ nhúng, hệ thống điều khiển nhúng đóng một vai trò hết sứcquan trọng.Hệ điều khiển nhúng là hệ thống mà máy tính được nhúng vào vòng điềukhiển của sản phẩm nhằm điều khiển một đối tượng, điều khiển một qúatrình công nghệ đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Hệ thống điều khiển nhúng lấythông tin từ các cảm biến, xử lý tính toán các thuật điều khiển và phát tínhiệu điều khiển cho các cơ cấu chấp hành.Khác với các hệ thống điều khiển cổ điển theo nguyên lý thuỷ lực, khí nén,rơ le, mạch tương tự, hệ điều khiển nhúng là hệ thống điều khiển số đượchình thành từ những năm 1960 đến nay. Trước đây các hệ điều khiển sốthường do các máy tính lớn đảm nhiệm, ngày nay chức năng điều khiển sốnày do các chip vi xử lý, các hệ nhúng đã thay thế. Phần mềm điều khiểnngày càng tinh sảo tạo nên độ thông minh của thiết bị và ngày càng chiếm tỷtrọng lớn trong giá thành của thiết bị.Như vậy không phải tất cả các sản phẩm đo lường và điều khiển đều là cáchệ nhúng. Hiện nay chúng ta còn gặp nhiều hệ thống điều khiển tự động hoạtđộng theo nguyên tắc cơ khí, thuỷ lực, khí nén, rơ le, hoặc diện tử tươngtự…Ngược lại phần lớn các sản phẩm cơ điện tử hiện nay đều có nhúng trong nócác chip vi xử lý hoặc một mạng nhúng. Ta biết rằng cơ điện tử là sự cộngnăng của các công nghệ cơ khí, điện tử, điều khiển và công nghệ thông tin.Sự phối hợp đa ngành này tạo nên sự vượt trội của các sản phẩm cơ điện tử.Sản phẩm cơ điện tử ngày càng tinh sảo và ngày càng thông m ...