Sulautettujen jrjestelmien varhainen kehitys Petri Kosunen Sisllys n

Sulautettujen järjestelmien varhainen kehitys Petri Kosunen

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

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

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

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

Mikropiiri n n Komponenttien kytkennät veivät paljon tilaa Ratkaisuna mikropiiri 1958 -59 q q q Kaikki komponentit yhdellä puolijohdepalalla Kestävä, hyvät sähköiset ominaisuudet Kaupalliseen käyttöön 1961

Sulautettujen järjestelmien alkutaival n Neuvostoliitto laukaisi Sputnik I –satelliitin 4. 10. 1957 q Herätti päättäjät Yhdysvalloissa n n n Paljon rahaa ase- ja avaruusteknologian tutkimukseen NASA perustettiin 1. 10. 1958 vastaamaan haasteeseen Tietokoneiden käyttöä ”komponentteina” tutkittiin

Varhaisia sulautettuja järjestelmiä. . . n 1950 -luvun lopulla kehitettiin uudentyyppistä ohjusta q q n 1958 yli 4600 työntekijää projektin parissa Minuteman I 1960 Sulautettu järjestelmä, tietokone kiinteä osa ohjusta q q Autonetics D 17 B Ohjaus, hallinta

Autonetics D 17 B n n 75 piirikorttia, paino n. 28 kg Ennustettava toiminta

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

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

Gemini 2 – Ensimmäinen tietokone avaruudessa (1965)

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

Mikro-ohjain n Mikroprosessori, jossa samalle lastulle lisätty oheistoimintoja elektroniikan tarpeisiin q q n n n ROM- ja RAM-muistit Yleisimpiä liitäntöjä (I 2 C, SPI. . . ) I/O (digitaalinen ja analoginen) PWM, ajastimia. . . Intel MCS-48 1976 Zilog Z 80 1976, MCS-48: a kehittyneempi Intel MCS-51 1980, menestystuote

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

Intel 8051 AH n n n n Perustuu Intel HMOS -teknologiaan 4 KB ROM 128 B RAM 32 ohjelmoitavaa I/O-linjaa 5 keskeytyslinjaa RS 232 -tuki Kaksi 16 -bittistä ajastinta/laskuria

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

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

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

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

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

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