임베디드 시스템 소개 -1

임베디드 시스템 소개-1

1. 임베디드 시스템 소개 • 1.1 임베디드 시스템의 정의 • 1.2 임베디드 시스템 예 • 1.3 임베디드 시스템의 역사 • 1.4 임베디드 소프트웨어 • 1.4 임베디드 실시간 시스템 • 1.5 임베디드 운영체제

임베디드 시스템의 정의 (1) • 기존의 정의 • 마이크로 프로세서 혹은 마이크로 컨트롤러를 내장(embedded)하여 원래 제작자가 지정한 기능만을 수행하는 장치 • 일반적으로 보다 큰 시스템의 일부로서 특별한 업무를 수행하기 위한 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고 있는 특정한 응용 시스템 • 구성 • 임베디드 H/W : 프로세서/컨트롤러,메모리, I/O,네트워크 • 임베디드 S/W : 커널,시스템 S/W, 응용 S/W

임베디드 시스템의 정의(2) • 본서의 정의 • 일반적으로 보다 큰 시스템의 일부이거나 독립된 시스템으로서 • 특별한 업무를 수행하거나 사용자가 임의로 정한 업무를 수행하기 위한 • 하드웨어와 소프트웨어를 포함하는 특정한 응용시스템으로서 • 하드웨어와 소프트웨어의 변경이 매우 어려운 시스템

실시간 시스템 (Real-Time System) • 실시간 시스템이란? • 특정 반응에 대해 정해진 시간 내에 행동할 수 없을 때 문제가 발생하는 시스템. 그 결과가 산출되어야 하는 시간에도 적시성(timeliness)을 가지며 외부 자극에도 예측 가능한(predictable) 방식으로 반응. • timeliness? 열악한 환경 하에서도 데드라인(deadline) 이내에 논리적으로도 정확한 출력 값을 산출해 내는 것 . • deadline이란 반응에 요구되는 시간의 한계 값 • 분류 • Hard 실시간 시스템- 제어작업이 deadline을 어기는 경우 시스템에 심각한 영향을 주는 time-critical 속성을 지닌 시스템예) 항공기, 우주 왕복선, 자동차 등 • Soft 실시간 시스템- Deadline을 어긴 단위 제어 작업의 무효화로 시스템의 평균적 성능에 미세한 영향을 주는 시스템예) 컴퓨터, 정보기기, 네트워크 관련기기 등

Micro Processor OS - Kernel Micro Controller Device driver Memory Application H/W S/W 임베디드 시스템 임베디드 시스템이란 • “컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어가 조합되어 특정한 목적을 수행하는 시스템” • H/W : 마이크로프로세서, 메모리 등 • S/W : OS, 디바이스 드라이버, 응용 프로그램, 네트워크 응용 등 • 적용분야 • 제어분야 : 공장자동화, 가정자동화, 로봇 제어, 공정제어, 등 • 단말기기 : 핸드폰, PDA, 스마트 폰, LBS 등 • 정보가전기기 : 프린터, 인터넷 냉장고, 게임기, HDTV 등 • 네트워크기기 : 교환기, Router, 홈 서버, 홈 게이트웨이 등

임베디드 시스템 예(1) • 임베디드 시스템 4대 응용분야 • 제어 응용 • 실시간성이 강함, 공장자동화, 로봇 제어, 공정제어, 등 • 단말 • 저전력, 소형 등이 요구됨, 핸드폰, PDA 등 • 통신장비 • 다양한 입출력 장치 요구, 집속기, 교환기, 등 • 사무용, 가정용 정보기기 • 고성능의 CPU 요구, 프린터, 인터넷 냉장고, 게임기 등

HDTV/인터넷TV 인터넷 검색, 각종 기능 설정 등 전자레인지 인터넷으로 요리정보 검색 및 다운로드 홈 네트워크 세탁기 인터넷으로 세탁기 제어 및 각종 자동 실행 보일러 인터넷으로 제어 및 각종 운행 인터넷 냉장고 인터넷으로 제어, 정보 검색 및 다운로드 캠코더 디지털 카메라, 네트워크 연결, 다양한 기능 임베디드 시스템 예(2) • 정보가전 • 기술의 발전에 따라 일반 가전 제품에 다양한 기능이 요구됨 • 다양한 기능의 처리를 위한 가전제품 전용 임베디드 시스템 적용 • 가정 내 네트웍 구성에 따른 원격 제어, 정보 수집 등이 가능해짐 • 홈 오토메이션, 홈 네트워킹과 함께 가정 자동화의 한 부분 • 인터넷 냉장고, HDTV, 인터넷 전자레인지,DVR, 세탁기 등

임베디드 시스템 예(3) • 가정자동화 : HA ( Home Automation ) • 집안의 모든 것들을 리모컨 하나로 제어하는 것이 목표 • 현재는 리모컨이 아닌 웹 패드, 음성인식 등을 이용한 제어로 발전 중임 • 네트워크에 연결되고 각종 자동화 기능 및 기기 별 특정 기능을 수행하기 위해 임베디드 시스템이 탑재되어 있음

임베디드 시스템 예(4) • 공장자동화 : FA ( Factory Automation ) • 인간이 아닌 특정 기계나 장비를 통해 생산 과정을 자동적으로 관리하는 시스템 • 센서와 제어 시스템, 로봇 등으로 구성하여 무인시스템을 구축 • 공장 자동화 및 로봇은 실시간 시스템 과 임베디드 시스템 발전의 원동력 • 정보단말기기 • 단순한 통화 기능의 이동 전화기에서 각종 정보검색, 오락, 메시징 등의 복합 기능이 수행되는 디지털 정보단말기기로 발전 • 단말기기 각각의 기능에 맞는 마이크로프로세서, 메모리, 운영체제, 응용 프로그램 등으로 구성 • 앞으로는 다양한 단말기기가 하나의 기기로 통합될 것으로 예상됨 • 예) 핸드폰, PDA, 스마트 폰, MP3 플레이어, 게임기기 등 • 자동차, 비행기, 우주 왕복선, 군사용 무기 시스템, 사무기기 등 모든 영역 전자관련 기기에 임베디드 시스템을 탑재하고 있으며 발전 속도와 적용 분야는 더욱 빨라지고 넓어질 것이다.

실시간성 입출력 GUI CPU 처리 저소비전력 요구 제 어 크 다 다 양 불필요 보 통 보 통 가 전 작 다 단 순 대형LCD 높 다 작 다 단 말 작 다 단 순 중소형LCD 보 통 크 다 통신장비 보 통 다 양 불필요 보 통 보 통 임베디드 시스템 예(5) • 임베디드 시스템 적용 사례 별 특성

내장형 시스템의 초기 역사(1) • EDVAC->UNIVAC->BINAC(1949) • Stored program style • For navigating long-range missile • But, not reliable • WHIRLWIND project(1951) • First functioning and reliable real-time computer • 16 bit real-time system with 2kB of magnetic-core memory • For computing interception courses for 48 fighter planes • A test-bed for SAGE(Semi-Automatic Ground Environment air defense-system) • PDP-8(60’s), PDP-11(70’s): mini computer • 71, Intel’s 4004 • The first microprocessor • Used in BusiCalc

내장형 시스템 역사(2) • 역사 : 공장 자동화와 역사를 같이 함 • 임베디드 실시간 시스템 • 실시간 시스템 : 정해진 시간 내에 올바른 결과를 출력하는 시스템 • 공장자동화를 위한 임베디드 시스템 : 실시간적인 요소를 포함하고 있음 • 예 • 전투기의 비행 제어 시스템 • 핵발전소의 제어 시스템 • 인공위성의 제어 시스템 등등

내장형 시스템 관련 기술들 • 마이크로 프로세서 • 하드웨어 시스템 • 시스템 버스 와 입출력 버스들 • 캐쉬, 가상기억시스템, • 폴링 과 인터럽트 • 직접 메모리 접근(Direct Memory Acces) • 내장형 및 실시간 운영체제 • Man Machine Interface • 고장허용(fault tolerant) • 개발환경의 중요성 • 임베디드 인터넷

임베디드 소프트웨어 개요 • 임베디드 시스템 • 특정 목적으로 구성된 하드웨어 위에 소프트웨어를 내장하여 최적화시킨 시스템 • 임베디드 소프트웨어 • 임베디드 시스템에 탑재되는 시스템 소프트웨어, 미들웨어, 응용 소프트웨어를 총칭 • 임베디드 프로세서 • 논리 회로와 메모리 등을 하나로 합하여 프로세서의 기본적인 처리 기능에 입출력, 저장 기능을 포함시킨 프로세서

임베디드 소프트웨어 시장 동향(1) • 임베디드 시스템 시장의 고속 성장 • 2002년 세계 시장 약 1,000억 달러(Published by RCW Mirus Inc. 2001. 7. 발표) • H/W 분야 500억 달러 • S/W 분야 430억 달러 • 2002년 이후 PC 시장 추월 예상 • Cf. IDC 자료에 따르면 세계 시장 120억 달러 • H/W 분야 60억 달러 • S/W 분야 52억 달러 • 매년 30% 이상 성장

임베디드 소프트웨어 시장 동향(2) • 소프트웨어 시장 • 제 1 강자는 없다 • 가장 각축전이 치열한 분야는 임베디드 운영체제(OS) • PC 시장과 같이 특정 OS 가 시장을 독점하지 않고 있음 • 적용제품의 종류, 규모에 따라 여러 종류의 상용 및 비상용 제품 다양 • 임베디드 OS 및 플랫폼, 애플리케이션 시장을 놓고 • VxWorks, • 윈도CE, • 임베디드 리눅스, • 썬의 Java, • 일본의 Tron 진영 간의 불꽃 튀는 경쟁

임베디드 소프트웨어 시장 동향(3) • 하드웨어 시장 • 2개 업체가 높은 기술력과 시장 점유율 보유 • 모토롤라반도체 사업부 • 32비트 시장 중심 가장 다양한 제품군 보유(MC683XX, MPC8260,…) • 썬마이크로시스템즈 • 성능 강화에 중점을 둔 64비트 고성능 프로세서 출시 • High-End 시장 선도

임베디드 시스템 동향 • 미국 • 프로세서, OS, 프로토콜 등 전 분야를 점유 • 미국은 군사/과학용 임베디드 S/W를 21세기 핵심 분야로 선정하고 매년 4천억 달러 이상을 연구개발에 투자 • 유럽 • 개발도구, 부라우저 등의 일부 업체가 존재 • 군사/교통용 임베디드 S/W에 ’99년 부터 7년간 3조 8천억을 투자 • 일본 • 총무성 주도로 ubiquitous 네트워크 개발을 추진 중 • ’84년부터 TRON 협회에서 표준 임베디드 OS를 개발, 일본 내 가전제품에 적용 중 • 임베디드 OS • Real-Time Operating System 중심 • MS의 WinCE 및 임베디드 리눅스 진입 시작 • 미들웨어, 각종 서비스를 포괄하는 플랫폼 기술이 중요하게 대두

임베디드 소프트웨어 산업의 발전 동향

산업구분 활용분야 컨슈머 일렉트로닉스 휴대폰, TV, 오디오, 전자레인지, 세탁기, 게임기 등 사무 자동화 전화기, 프린터 등 텔리컴/데이터컴 라우터 등 각종 통신용 장비 산업자동화 공장 자동화 시스템, 엘리베이터 제어 등 리테일 오토메이션 POS, 물류단말, 영업단말 등 메디컬 Heart Pacer 등 오토모티브 CNS(GPS, GIS) 등 밀리터리/에어로스페이스 야전 이동단말(GPS, GIS), Avionics 등 임베디드 소프트웨어 산업 구분

컴퓨팅 산업 구조 새로운 수평적 컴퓨터 산업 구조(Circa 2000) 이전 수직적 컴퓨터 산업 구조(Circa 1980) Retail Store Superstores Dealers Online Order • 1980년대 수직적인 산업 구조에서 수평적인 산업 구조로 변화 • 임베디드 산업 구조는 수직과 수평이 공존하면서 수평적인 측으로 향하고 있음 세일즈와 디 스트리뷰션 세일즈와 디 스트리뷰션 MS 오피스 스타오피스 기타 애플리케이션 소프트웨어 애플리케이션 소프트웨어 윈도우 유닉스 맥 리눅스 운영체제 운영체제 컴팩 델 IBM HP 게이트 웨이 기타 컴퓨터 컴퓨터 인텔 모토로라 AMD RISCs 칩 칩 IBM DEC Prime HP

임베디드 소프트웨어 분류 • 임베디드 응용 소프트웨어 • 멀티미디어 재생기, MAP Viewer, 브라우저, PIM 응용, 게임, 모바일 숍, CNS(GPS, GIS) 등 • 임베디드 미들웨어 • JVM, CORBA, COM, 무선 인터넷 플랫폼(Brew), 각종 통신 프로토콜 관리기 등 • 임베디드 시스템 소프트웨어 • 적응형 RTOS, 메모리 상주 DBMS, 디바이스 드라이버, 저전력 지원 등 • 임베디드 소프트웨어 개발 프레임워크 • 컴파일러, 디버거, 모바일 환경에 적합한 각종 시뮬레이터, 실시간 모니터, 이동 모니터 등

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