Sulautettujen järjestelmien varhainen kehitys

Esitys aiheesta: "Sulautettujen järjestelmien varhainen kehitys"— Esityksen transkriptio:

1 Sulautettujen järjestelmien varhainen kehitys
Petri Kosunen

2 Sisällys Määritelmä Varhaiset tietokoneet Elektroniikan kehitys
Varhaisia sulautettuja järjestelmiä Mikro-ohjaimet Sulautetun ohjelmiston kehitys

3 Määritelmä Sulautettu järjestelmä on laite, jossa tietokone on kiinteä osa eletktroniikkajärjestelmää Sulautettu järjestelmä on usein myös tosiaikajärjestelmä Esim. matkapuhelin, pesukone, elektroninen vaaka, autotietokone...

4 Varhaiset tietokoneet
Koneet isoja, tehonkulutus valtava Ei puhuttu sulautetuista järjestelmistä Käytettiin lähinnä laskimina

5 Transistori Keksittiin 1947 Korvasi tyjiöputket
Luotettavampi Pienempi koko Paremmat sähköiset ominaisuudet (tehonkulutus...) Transistorikoneet silti isokokoisia Ensimmäiset tosiaikajärjestelmät 1950-luvun puolivälissä

6 Mikropiiri Komponenttien kytkennät veivät paljon tilaa
Ratkaisuna mikropiiri Kaikki komponentit yhdellä puolijohdepalalla Kestävä, hyvät sähköiset ominaisuudet Kaupalliseen käyttöön 1961

7 Sulautettujen järjestelmien alkutaival
Neuvostoliitto laukaisi Sputnik I –satelliitin Herätti päättäjät Yhdysvalloissa Paljon rahaa ase- ja avaruusteknologian tutkimukseen NASA perustettiin vastaamaan haasteeseen Tietokoneiden käyttöä ”komponentteina” tutkittiin

8 Varhaisia sulautettuja järjestelmiä...
1950-luvun lopulla kehitettiin uudentyyppistä ohjusta 1958 yli 4600 työntekijää projektin parissa Minuteman I 1960 Sulautettu järjestelmä, tietokone kiinteä osa ohjusta Autonetics D17B Ohjaus, hallinta

9 Autonetics D17B 75 piirikorttia, paino n. 28kg Ennustettava toiminta

10 Miksi ohjelmistoa? Kätevä monimutkaiseen logiikkaan
Ohjelmistolla ei ole fyysisiä ominaisuuksia paino, koko, tehonkulutus, häiriöherkkyys... mutta suorittavalla tietokoneella on Ohjelmistolla suuret kehityskulut, tuotanto halpaa Alkuaikoina ohjelmistotuotantoa ei pidetty insinööritieteenä, tekijöitä sai halvalla

11 Uusia vaatimuksia tietokoneille
Tehonkulutus Koko Säteily Vikasietoisuus Ennustettavuus... Erikoisominaisuuksia Signaalinkäsittely (DSP) Liitännät...

12 Gemini 2 – Ensimmäinen tietokone avaruudessa (1965)

13 Varhaisia sulautettuja järjestelmiä...
HP 9100 (1968) Empress (1968) Atari 2600 (1976) (sis. mikroprossori!)

14 Mikro-ohjain Mikroprosessori, jossa samalle lastulle lisätty oheistoimintoja elektroniikan tarpeisiin ROM- ja RAM-muistit Yleisimpiä liitäntöjä (I2C, SPI...) I/O (digitaalinen ja analoginen) PWM, ajastimia... Intel MCS Zilog Z , MCS-48:a kehittyneempi Intel MCS , menestystuote

15 Intel 8051 –arkkitehtuuri Intel julkaisi MCS-51-mikro-ohjainarkkitehtuurin 1980 Useampi piirivalmistaja 8051-ytimelle Maailman eniten myyty mikro-ohjain-arkkitehtuuri

16 Intel 8051AH Perustuu Intel HMOS -teknologiaan 4KB ROM 128B RAM
32 ohjelmoitavaa I/O-linjaa 5 keskeytyslinjaa RS232-tuki Kaksi 16-bittistä ajastinta/laskuria

17 Digitaalinen signaalinkäsittely
Signaaliprosessori 1980-luvun alussa Tekniikka jo 1960-luvulla Soveltuu raskaaseen ja toistuvaan numeeriseen laskentaan Audio (CD, GSM..), video (DVD..), tietoliikenne (modeemi..) Suotimet, signaalimuunnokset, analysointi...

18 Sulautettujen järjestelmien ohjelmistokehitys
Poikkeaa ”tavanomaisesta” Kehitystyö yleiskäyttöisellä tietokoneella, suoritus sulautetussa koneessa Hidas kehityskaari Testaus hankalaa Perusperiaate edelleen kuten 1960-luvulla (!) Nykyään käytetyimmät kielet C ja assembler

19

20 Datamuistit (IC) Käytössä oleva muistiratkaisu vaikuttaa ohjelmiston kehityskaareen Maskiohjelmoitava lukumuisti (ROM) Ohjelmointi valmistusmaskin avulla Tieto säilyy koko piirin eliniän Kertaohjelmoitava lukumuisti (PROM) Ohjelmointi polttamalla muistikennojen sulakkeet poikki

21 Datamuistit (IC) UV-valolla purettava lukumuisti (EPROM)
Ohjelmointi sähköisesti, tyhjennys UV-valolla piirissä olevan ”ikkunan” kautta Kertaohjelmoitava lukumuisti (OTP-EPROM) EPROM ilman ikkunaa, tieto säilyy koko piirin eliniän Sähköisesti tyhjennettävä lukumuisti (EEPROM) Tyhjennys sähköisesti

22 Datamuistit (IC) FLASH-muisti Haihtumaton RAM-muisti (NVRAM)
Käytetään nykyään yhdessä EEPROMin kanssa Muistiavaruus jaettu sektoreihin, joita voidaan ohjelmoida ja tyhjentää sähköisesti Haihtumaton RAM-muisti (NVRAM) RAM-muistia, jossa tieto säilyy sähkökatkon yli

23 Yhteenveto Sulautetussa järjestelmässä tietokone on osa elektroniikkajärjestelmää Ensimmäiset sulautetut militääri- ja avaruusteknologian tarpeisiin Digitaalinen signaalinkäsittely yhdessä mikro-ohjainten kanssa mahdollistivat ”digitaalisen vallankumouksen” 1980-luvulla