임베디드 시스템
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임베디드 시스템(Embedded System, 내장형 시스템). 시스템을 동작시키는 소프트웨어를 하드웨어에 내장하여 특수한 기능만을 가진 시스템. 개인용 컴퓨터와는 달리 특정한 요구사항을 가지고 있으며, 미리 정의된 작업(task)만을 수행한다.
PC는 하드디스크와 같은 대용량 저장장치에 운영체제를 내장하고 있다. 그에 반해 임베디드 시스템은 OS와 응용프로그램들이 ROM(Flash)에 이미지 형태로 저장되어 있다가 부팅과 동시에 RAM Disk를 만든 후, RAM 디스크 상에 OS와 응용프로그램들이 구성되고 구동되는 시스템이다.
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[편집] 임베디드 시스템의 예
- PDA
- 휴대전화 (휴대폰, 핸드폰, 모바일폰, 셀룰러폰등으로도 불리운다.)
- 스마트폰
- 홈네트워크
- 디지털TV
- PMP
- DVR
- 네비게이션
- 산업용 컨트롤러
- 디지털 카메라
- USB 저장장치
- 전기밥솥
- 냉장고
- MP3 플레이어
- DMB
- 인공위성 (방송(통신)위성, 군사위성, 과학(실험)위성)
- 계측기 (로직 애널라이저(Logic Analyser), 오실로스코프 (oscilloscope), 스펙트럼분석기(Spectrum Analyzer), 네트워크 애널라이저(분석기, VNA), 프로토콜 애널라이저(분석기) )
- 라우터 (router)
- 서버 (server) 등 각종 네트워크 장비
[편집] 특징
임베디드 시스템은 대개 저가로 선택된 기능만을 수행하도록 설계되며, 몇몇 기능은 매우 빠른 처리를 필요로하며, 다른 대부분의 기능들은 속도를 중요하게 여기지 않을 경우가 많다.
그래서 흔히 임베디드 시스템의 많은 부품들은 저성능의 것들이다. 여기서 느리다는 것은 단지 클럭 스피드만을 의미하는 것은 아니다. 대개 임베디드 시스템의 전체 구조는 단가를 낮추기위해 범용 컴퓨터 시스템의 하드웨어에 비해 의도적으로 단순화되어 있다. 예를 들어, 임베디드 시스템은 PC에서 사용되는 일반적인 주변장치 인터페이스에 비해 천배 정도는 느린 시리얼 버스 방식으로 제어되는 주변 장치를 사용하는 경우가 많다.
많은 임베디드 시스템이 수백만 개 규모로 양산되기 때문에, 생산 비용을 줄이는 것이 주요 관심사 중 하나일 수 밖에 없다. 몇몇 임베디드 시스템들은 대단한 처리 성능과 자원을 필요로 하지 않기 때문에, 그러한 시스템에는 (상대적으로) 느린 프로세서와 작은 크기의 메모리를 탑재하여 비용을 절감할 수 있다.
하드웨어 장치의 ROM이나 플래시 메모리에 내장하는 소프트웨어를 일러 펌웨어라 한다. 임베디드 시스템 상의 프로그램은 대개 제한된 하드웨어 자원 위에서 실시간(real-time) 제약조건을 가지고 동작한다. 시스템 상에 디스크 드라이브나 운영체제, 키보드나 화면이 없는 경우도 많다. 파일 시스템을 가지고 있지 않을 수도 있으며, 플래시 드라이브를 저장매체로 사용할 수도 있다. 사용자 인터페이스가 있다하더라도 조그만 키패드거나 LCD 정도일 수 있다.
임베디드 시스템은 수년에 이르는 오랜 기간동안 오류없이 안정적으로 돌아가도록 설계된다. 따라서 펌웨어는 개인용 컴퓨터에서 쓰이는 소프트웨어보다 신중한 개발과 테스트 과정을 거친다. 대부분의 임베디드 시스템은 디스크 드라이브나 스위치, 버튼 등 기계적인 동작으로 손상을 입을 수 있는 부품의 사용을 피하고 대신 플레쉬 메모리 같은 물리적 손상에서 비교적 자유로운 칩 자재를 사용한다.
또한 임베디드 시스템이 적용되는 분야는 석유 시추공, 우주공간 등 인간이 직접 즉각적인 제어를 하기 어려운 장소일 수 있다. 따라서 임베디드 시스템은 최악의 상황에서도 스스로 재기동 할 수 있어야 한다. 이러한 응급복구는 소프트웨어가 주기적으로 타이머를 건드리지 않으면 컴퓨터를 리셋시키는 왓치독 타이머라고 불리우는 전자부품을 통해 이루어진다.
[편집] 플랫폼
임베디드 시스템에는 ARM, MIPS, Coldfire/68K, PowerPC, X86, PIC, 8051 등 많은 다양한 CPU 아키텍처가 사용된다. 이러한 점이 데스크탑 컴퓨터(개인용 컴퓨터) 시장과는 대별되는 점이다. 2003년 현재, 데스크톱 컴퓨터 시장에선 인텔/IBM X86이나 애플의 맥킨토시에서 사용되는 모토로라/IBM PowerPC만이 경쟁 아키텍처이다.
2006년 현재, CPU 아키텍처에서는 ARM Core가 가장 강세이다. 그외 400여개 이상의 임베디드 시스템에 쓰이는 코어가 있다. 인텔 8051, PIC 마이크로콘트롤러, AVR(ARM Core 사용) 8bit 등이 시장에서 가장 많이 사용되는 종류이다.
임베디드 시스템에서 큰 흐름중의 하나는 특정 적용분야에 맞는 IC들을 하나의 CPU 칩에 집적시켜 별도의 주변 장치용 칩을 보드 상에 달지 않아도 되도록 하는 시스템 온 칩(SoC, System On Chip) 화이다.
[편집] 개발도구
일반적인 컴퓨터 프로그래머가 그렇듯이, 임베디드 시스템 설계자들도 프로그래밍을 위해 컴파일러, 어셈블러, 디버거를 사용한다.
몇몇 곳에서 다음과 같은 소프트웨어 도구들이 나온다.
- 임베디드 시장에 집중하고 있는 소프트웨어 업체들
- GNU 소프트웨어 개발 도구에서 포팅된 도구들
- 때때로, 개인용 컴퓨터를 위한 개발 도구들도 PC와 유사한 프로세서를 사용하는 임베디드 시스템 개발에서 사용될 수 있다.
또 임베디드 시스템 설계자는 일반적인 소프트웨어 프로그래머가 흔히 사용하지 않는 도구들도 가끔 이용한다.
- 몇몇 설계자들은 데이터 파일을 코드로 변환하는 유틸리티를 사용하여 프로그램에 여러 유형의 데이터를 포함시키기도 한다.
- 대부분의 설계자들은 프로그램에 체크섬을 더하는 유틸리티 프로그램을 이용하여 프로그램이 수행된 이후의 무결성을 검사한다.
[편집] 운영체제
임베디드 시스템은 흔히 운영체제를 사용하지 않는 경우도 많으며, 사용한다 하더라도 임베디드 운영체제나 RTOS를 사용하여 자신의 새로운 시스템에 포팅한다. 이는 대개의 임베디드 시스템의 경우 CPU나 메모리 자원 등의 구성이 일반 PC 등의 표준적인 플랫폼과는 달리 한계가 있는 시스템으로 일반적인 PC용 운영체제를 사용할 수 없기 때문이다.
[편집] 디버깅
일반적으로 디버깅은 인서킷 에뮬레이터나 마이크로컨트롤러의 내부 마이크로코드(microcode)를 인터럽트할 수 있는 특정 유형의 디버거를 이용하여 이루어진다.
[편집] 더 살펴볼 것들
[편집] 바깥 고리
- How a real time operating system works
- Embedded Systems Portal
- Windows Embedded Developer Center
- Embedded systems and VLIW processors
- Embedded C++ Homepage
- QNX Homepage
- Embedded Systems Discussion Groups, Books, Jobs, and More
- Embedded Software Design
- Universities that have Embedded Systems Research groups
- Embedded Systems Programming
- The EE Compendium - Electronic Engineering and Embedded Systems Programming
