WEBVTT 00:00.090 --> 00:01.050 Narrator: W tej lekcji 00:01.050 --> 00:03.720 zaczniemy mówić o systemach wbudowanych. 00:03.720 --> 00:05.610 Kiedy mówimy o systemie wbudowanym, jest 00:05.610 --> 00:07.560 to system komputerowy, który został zaprojektowany 00:07.560 --> 00:10.980 do wykonywania określonej i dedykowanej funkcji. 00:10.980 --> 00:13.260 Teraz, kiedy mówimy o systemie wbudowanym, 00:13.260 --> 00:14.490 często mówimy o rzeczach 00:14.490 --> 00:18.150 bardziej w przestrzeni produkcyjnej lub automatyzacji. 00:18.150 --> 00:19.890 Możemy więc mieć mikrokontroler w 00:19.890 --> 00:22.770 systemie kroplówek medycznych, który ma jedno zadanie. 00:22.770 --> 00:24.840 Służy do pomiaru objętości płynu, który przechodzi 00:24.840 --> 00:27.660 przez urządzenie i trafia do kroplówki, dzięki czemu można podać 00:27.660 --> 00:29.520 pacjentowi to, czego potrzebuje. 00:29.520 --> 00:30.510 Inny może dotyczyć 00:30.510 --> 00:33.030 systemu sterowania w stacji uzdatniania wody. 00:33.030 --> 00:34.470 Jego zadaniem jest upewnienie 00:34.470 --> 00:36.870 się, że woda przepływa w określonym tempie. 00:36.870 --> 00:39.000 Będą oni otwierać lub zamykać zawory, aby upewnić 00:39.000 --> 00:41.940 się, że utrzymujemy tę ilość przepływu przez system. 00:41.940 --> 00:43.307 Taka jest idea systemu wbudowanego. 00:43.307 --> 00:45.840 I może to być bardzo, bardzo proste urządzenie lub 00:45.840 --> 00:47.610 może być w pełni złożone i mieć pełny 00:47.610 --> 00:50.550 system operacyjny, taki jak Linux lub Android, używany 00:50.550 --> 00:52.890 do uruchamiania tego typu systemów. 00:52.890 --> 00:54.360 To zależy. 00:54.360 --> 00:55.770 Teraz, w tej konkretnej lekcji, 00:55.770 --> 00:58.710 skupię się bardziej na konkretnych systemach wbudowanych, 00:58.710 --> 01:00.120 które mają jedną funkcję i mają 01:00.120 --> 01:02.400 własny dedykowany system operacyjny lub mikroprocesory 01:02.400 --> 01:05.100 do wykonywania tej funkcji. 01:05.100 --> 01:07.950 Na przykład w moim domu mam inteligentny licznik. 01:07.950 --> 01:09.900 Jeśli więc wyjdę na zewnątrz mojego domu, 01:09.900 --> 01:11.550 mogę spojrzeć na licznik energii 01:11.550 --> 01:14.940 elektrycznej w moim domu, a on powie mi, ile kilowatów na godzinę 01:14.940 --> 01:17.010 zużywam i ile zużywam w czasie. 01:17.010 --> 01:19.860 Teraz te informacje są podłączone do Internetu, dzięki czemu 01:19.860 --> 01:21.120 firma energetyczna nie musi 01:21.120 --> 01:22.680 wysyłać kogoś do mojego domu, aby odczytać 01:22.680 --> 01:24.420 ten licznik raz w miesiącu. 01:24.420 --> 01:26.730 Zamiast tego wszystko odbywa się teraz elektronicznie. 01:26.730 --> 01:28.620 Robią to za pomocą modemów komórkowych 01:28.620 --> 01:30.450 i łączą się przez sieć komórkową z powrotem 01:30.450 --> 01:32.640 przez Internet do swojej siedziby i serwerów, 01:32.640 --> 01:34.680 aby wprowadzić dane o tym, co wykorzystaliśmy 01:34.680 --> 01:36.600 do zużycia energii. 01:36.600 --> 01:37.770 Jeśli spojrzysz na swój licznik 01:37.770 --> 01:40.200 w domu, prawdopodobnie masz coś, co wygląda bardzo podobnie. 01:40.200 --> 01:42.030 Obecnie tego typu systemy wbudowane są 01:42.030 --> 01:43.980 uważane za środowiska statyczne, w których 01:43.980 --> 01:46.530 częste zmiany nie są wprowadzane lub dozwolone. 01:46.530 --> 01:48.600 Kiedy na przykład ostatnio aktualizowałeś oprogramowanie swojego 01:48.600 --> 01:50.010 licznika energii elektrycznej? 01:50.010 --> 01:51.210 Prawdopodobnie nigdy tego nie robiłeś. 01:51.210 --> 01:53.100 Firma energetyczna prawdopodobnie też nie 01:53.100 --> 01:54.120 robi tego zbyt często. 01:54.120 --> 01:56.190 Taka jest idea tych systemów wbudowanych. 01:56.190 --> 01:57.900 Są to bardzo okrojone systemy, 01:57.900 --> 02:00.870 które zostały stworzone w jednym i tylko jednym celu. 02:00.870 --> 02:03.510 Dzięki temu stają się bezpieczniejsze, ponieważ 02:03.510 --> 02:05.490 nie mają dużo dodatkowego kodu. 02:05.490 --> 02:06.720 Ale jeśli ten oryginalny kod 02:06.720 --> 02:08.670 nie został wykonany w dobrym stanie, utrudnia 02:08.670 --> 02:10.170 to aktualizacje, ponieważ te rzeczy 02:10.170 --> 02:11.640 nie są zbudowane tak, aby mogły otrzymywać 02:11.640 --> 02:13.860 częste aktualizacje oprogramowania. 02:13.860 --> 02:14.693 Z tego powodu systemy 02:14.693 --> 02:16.980 wbudowane często mają bardzo niewielkie wsparcie w zakresie 02:16.980 --> 02:19.800 identyfikowania i korygowania błędów bezpieczeństwa. 02:19.800 --> 02:21.120 Nie możesz zadzwonić do firmy energetycznej i 02:21.120 --> 02:22.860 powiedzieć, żeby przyjechali zabezpieczyć twój licznik. 02:22.860 --> 02:25.050 To po prostu nie jest część tego, co zamierzają dla ciebie zrobić. 02:25.050 --> 02:26.400 Zrobią to tak, jak chcą, ponieważ 02:26.400 --> 02:27.840 to ich urządzenie. 02:27.840 --> 02:30.150 I często, jeśli masz system wbudowany w fabryce lub 02:30.150 --> 02:32.700 w zakładzie, jeśli jesteś w obszarze produkcyjnym, będziesz 02:32.700 --> 02:35.220 miał ograniczone wsparcie od tego producenta. 02:35.220 --> 02:36.540 Jest to więc obszar, w którym naprawdę 02:36.540 --> 02:38.040 chcesz przenieść wszystkie te urządzenia 02:38.040 --> 02:39.510 do oddzielnej sieci i nie podłączać 02:39.510 --> 02:42.150 ich z powrotem do Internetu w ogóle, gdzie może to być dla ciebie 02:42.150 --> 02:44.970 duży obszar podatności na ataki. 02:44.970 --> 02:46.410 Kiedy mówimy o systemach wbudowanych, 02:46.410 --> 02:48.240 pojawia się termin PLC, czyli programowalny 02:48.240 --> 02:51.030 sterownik logiczny. 02:51.030 --> 02:53.310 Jest to rodzaj komputera, który został zaprojektowany do 02:53.310 --> 02:55.230 wdrożenia w środowisku przemysłowym lub zewnętrznym 02:55.230 --> 02:57.960 i może zautomatyzować nasze nowoczesne systemy mechaniczne. 02:57.960 --> 02:59.760 Teraz, kiedy myślisz o sterowniku PLC, 02:59.760 --> 03:01.680 chcę, abyś pomyślał o czymś takim jak produkcja, 03:01.680 --> 03:03.420 która otworzy lub zamknie zawór, aby 03:03.420 --> 03:05.370 wpuścić więcej lub mniej wody. 03:05.370 --> 03:07.140 Taka jest idea sterownika PLC. 03:07.140 --> 03:09.780 Jest to programowalny sterownik logiczny. 03:09.780 --> 03:12.000 Te sterowniki PLC działają na oprogramowaniu 03:12.000 --> 03:14.250 układowym, ponieważ są to systemy wbudowane. 03:14.250 --> 03:16.950 Tak więc oprogramowanie układowe, które jest oprogramowaniem na chipie, może 03:16.950 --> 03:18.480 być łatane i przeprogramowywane w celu usunięcia 03:18.480 --> 03:20.280 luk w zabezpieczeniach, gdy się pojawią. 03:20.280 --> 03:22.620 Jest to jednak bardzo specyficzny proces, a wsparcie 03:22.620 --> 03:25.230 ze strony producenta jest zazwyczaj ograniczone. 03:25.230 --> 03:26.370 To nie jest tak, jak w przypadku Microsoftu, 03:26.370 --> 03:28.350 gdzie w każdy wtorek udostępniają łatkę. 03:28.350 --> 03:31.140 W przypadku tych sterowników PLC poprawki mogą pojawiać się co sześć 03:31.140 --> 03:32.550 miesięcy, rok lub dwa lata. 03:32.550 --> 03:35.520 Pomiędzy kolejnymi łatkami mija zazwyczaj bardzo dużo czasu. 03:35.520 --> 03:36.960 Kolejną rzeczą, o której chcemy porozmawiać, 03:36.960 --> 03:38.550 są niektóre z używanych systemów operacyjnych. 03:38.550 --> 03:40.740 Istnieje więc coś takiego jak RTOS, czyli 03:40.740 --> 03:43.020 system operacyjny czasu rzeczywistego. 03:43.020 --> 03:45.120 Jest to rodzaj systemu operacyjnego, w 03:45.120 --> 03:48.780 którym priorytetem jest deterministyczne wykonywanie operacji. 03:48.780 --> 03:50.910 Pomoże nam to zapewnić spójną reakcję 03:50.910 --> 03:52.800 na krytyczne czasowo zadania. 03:52.800 --> 03:53.880 Zastanów się nad tym. 03:53.880 --> 03:57.000 Jeśli uruchamiasz coś, co musi otworzyć lub zamknąć zawór 03:57.000 --> 03:58.830 wewnątrz elektrowni jądrowej, czy 03:58.830 --> 04:02.040 możesz mieć możliwość wyłączenia go w dowolnym momencie? 04:02.040 --> 04:03.240 Prawdopodobnie nie, prawda? 04:03.240 --> 04:05.670 Cóż, to jest pomysł, w którym użylibyśmy RTOS, systemu 04:05.670 --> 04:07.500 operacyjnego czasu rzeczywistego. 04:07.500 --> 04:09.420 Wynika to z faktu, że wiele naszych systemów 04:09.420 --> 04:12.000 wbudowanych zazwyczaj nie toleruje restartów 04:12.000 --> 04:13.710 lub awarii i muszą mieć przewidywalne 04:13.710 --> 04:16.440 czasy reakcji w milisekundach. 04:16.440 --> 04:17.580 Jeśli więc buduję coś, 04:17.580 --> 04:19.860 co będzie obsługiwać części samolotu, co pomoże 04:19.860 --> 04:22.080 mojemu autopilotowi latać, a autopilot musi 04:22.080 --> 04:23.910 dokonywać regulacji na skrzydłach 04:23.910 --> 04:26.430 co kilka milisekund, to jest to coś, do czego chcielibyśmy 04:26.430 --> 04:29.850 użyć systemu operacyjnego czasu rzeczywistego. 04:29.850 --> 04:32.160 Nie możemy użyć do tego standardowego systemu Windows. 04:32.160 --> 04:33.990 Po prostu nie jest wystarczająco szybki i wydajny. 04:33.990 --> 04:36.060 Podlega restartom, awariom, poprawkom 04:36.060 --> 04:38.250 zabezpieczeń i wielu innym rzeczom. 04:38.250 --> 04:40.620 Tak więc RTOS, kiedy słyszysz ten termin, pomyśl o tym jako 04:40.620 --> 04:42.690 o typie systemu operacyjnego, który jest często 04:42.690 --> 04:44.550 używany w systemach wbudowanych, szczególnie 04:44.550 --> 04:46.560 w aplikacjach o znaczeniu krytycznym. 04:46.560 --> 04:47.700 Innym sposobem, w jaki możemy to 04:47.700 --> 04:49.740 zrobić, jest użycie tak zwanego systemu na chipie. 04:49.740 --> 04:51.810 Jest to kolejna forma systemów wbudowanych. 04:51.810 --> 04:53.910 W tym miejscu nasz procesor integruje funkcjonalność 04:53.910 --> 04:56.850 platformy wielu kontrolerów logicznych w jednym układzie 04:56.850 --> 04:58.470 scalonym. 04:58.470 --> 05:01.860 System-on-a-chip może być bardzo energooszczędny i dlatego jest często 05:01.860 --> 05:04.290 używany w mniejszych urządzeniach, które muszą 05:04.290 --> 05:05.790 mieć wbudowany system. 05:05.790 --> 05:06.810 Jeśli więc muszę stworzyć coś, 05:06.810 --> 05:07.860 co będzie miało wbudowany system 05:07.860 --> 05:10.140 i będzie bardzo małe, aby zmieściło się w mojej kieszeni, zwykle 05:10.140 --> 05:12.681 używałbym czegoś takiego jak system-on-a-chip. 05:12.681 --> 05:13.920 Jeśli korzystasz z czegoś takiego 05:13.920 --> 05:15.300 jak Roomba lub robot odkurzający, 05:15.300 --> 05:18.090 używają one mentalności typu system-on-a-chip, ponieważ starają 05:18.090 --> 05:19.950 się umieścić wszystkie te informacje na jednym 05:19.950 --> 05:21.870 chipie, ponieważ zajmuje to mniej miejsca, a 05:21.870 --> 05:24.570 zatem możesz zostawić więcej miejsca na funkcjonujące części, 05:24.570 --> 05:27.360 których potrzebujesz, takie jak odkurzacz. 05:27.360 --> 05:30.180 System-on-a-chip odnosi się do rodzaju układu scalonego, który 05:30.180 --> 05:32.310 zawiera wszystkie komponenty systemu komputerowego 05:32.310 --> 05:33.660 na jednym chipie. 05:33.660 --> 05:36.630 Obejmuje to procesor, pamięć, pamięć masową, procesor graficzny 05:36.630 --> 05:38.670 i urządzenia peryferyjne, takie jak kontrolery 05:38.670 --> 05:41.370 USB, obwody zarządzania energią i radia bezprzewodowe 05:41.370 --> 05:44.010 do Wi-Fi lub Bluetooth. 05:44.010 --> 05:47.160 Doskonałym przykładem systemu na chipie jest Raspberry Pi, 05:47.160 --> 05:48.990 który zawiera w pełni zamknięty komputer 05:48.990 --> 05:50.880 istniejący na jednym chipie. 05:50.880 --> 05:52.650 Teraz wiele z tych układów system-on-a-chip 05:52.650 --> 05:54.570 zostanie wbudowanych w inne urządzenia, takie 05:54.570 --> 05:58.140 jak inteligentne telewizory i dekodery, takie jak Amazon Fire TV, Roku i urządzenia 05:58.140 --> 06:00.750 do przesyłania strumieniowego Apple TV. 06:00.750 --> 06:02.970 Konstrukcje typu system-on-a-chip stały się bardzo 06:02.970 --> 06:04.560 popularne ze względu na niskie zużycie 06:04.560 --> 06:07.440 energii, przyzwoitą wydajność i niewielkie rozmiary. 06:07.440 --> 06:10.260 Na przykład, jeśli masz Roku lub Fire TV Stick, 06:10.260 --> 06:12.420 są one wielkości pendrive'a. 06:12.420 --> 06:15.450 Zapewniają one jednak w pełni działającą funkcję Smart TV w każdym istniejącym 06:15.450 --> 06:16.980 telewizorze i mogą przetwarzać strumieniowe 06:16.980 --> 06:18.510 przesyłanie wideo przez połączenie 06:18.510 --> 06:20.913 bezprzewodowe za pomocą tych urządzeń.