Perisian terbenam ialah jenis perisian khusus yang mengawal, memantau dan mengurus kefungsian peranti dan sistem perkakasan. Tidak seperti perisian komputer tujuan umum yang berjalan pada PC dan peranti mudah alih, perisian terbenam beroperasi dalam cara yang terhad dan berdedikasi dan penting kepada perkakasan yang dikawalnya.
Kejadian dan Evolusi Perisian Terbenam
Konsep sistem terbenam dan perisian yang berkaitan berpunca dari tahun 1960-an. Komputer Bimbingan Apollo, yang direkayasa oleh Charles Stark Draper di MIT dan digunakan dalam misi pendaratan bulan Apollo, dianggap sebagai sistem terbenam pertama. Perisian terbenam mengambil lonjakan besar pada tahun 1971 apabila jurutera Intel Ted Hoff menghasilkan mikropemproses pertama, Intel 4004, membolehkan lonjakan dalam penggunaan sistem terbenam. Sebutan pertama perisian terbenam per se mula muncul dalam literatur teknikal pada pertengahan 1980-an, bertepatan dengan peningkatan dalam aplikasi mikropengawal.
Menyelam Dalam Perisian Terbenam
Perisian terbenam adalah penting kepada pelbagai jenis sistem daripada peralatan rumah, peralatan perubatan, pengawal industri, kepada kereta dan pesawat. Ia direka bentuk untuk melaksanakan tugas atau tugas tertentu dalam sistem yang lebih besar, selalunya dengan kekangan pengkomputeran masa nyata. Sebagai 'terbenam', ia mempunyai keperluan ketat untuk kebolehpercayaan, kecekapan dan kekompakan.
Berbeza dengan aplikasi desktop tradisional, yang membenarkan menjalankan pelbagai aplikasi pada PC, aplikasi perisian terbenam biasanya mempunyai fungsi tunggal. Mereka dijalankan sebaik sahaja peranti dikuasakan, dan mereka memonopoli semua sumber peranti.
Perisian ini selalunya ditulis dalam bahasa peringkat tinggi seperti C, C++ atau Python, walaupun bahasa pemasangan masih boleh digunakan untuk respons pantas atau masa nyata. Biasanya, perisian disusun silang pada sistem yang berbeza (hos) untuk dijalankan pada peranti terbenam sasaran.
Gear Di Belakang Perisian Terbenam
Perisian terbenam berfungsi secara sinergi dengan sistem terbenam, mikropemproses atau mikropengawal, bersama-sama dengan peranti persisian. Mikropemproses atau mikropengawal menjalankan perisian, dan ia berinteraksi dengan dunia fizikal melalui peranti seperti penderia, penggerak dan antara muka komunikasi.
Perisian ini mengikut urutan operasi yang telah ditetapkan yang dikodkan semasa penciptaannya. Bergantung pada kerumitan, ia mungkin menggunakan sistem pengendalian masa nyata (RTOS) atau mungkin menjalankan bare-metal tanpa sistem pengendalian.
Ciri Utama Perisian Terbenam
Perisian terbenam mempamerkan beberapa ciri kritikal yang membezakannya daripada jenis perisian lain:
-
Operasi Masa Nyata: Banyak sistem terbenam mempunyai keperluan masa nyata. Perisian mesti bertindak balas kepada peristiwa atau input dalam masa yang ditetapkan.
-
Kestabilan dan Kebolehpercayaan: Memandangkan mereka sering melaksanakan fungsi kritikal, mereka mesti beroperasi tanpa kegagalan untuk tempoh yang panjang.
-
Kecekapan Memori: Sistem terbenam selalunya mempunyai ingatan yang terhad, memerlukan perisian untuk menggunakan sumber dengan berhati-hati.
-
Kecekapan Kuasa: Banyak sistem terbenam adalah berkuasa bateri, memerlukan penggunaan kuasa yang cekap.
-
Fungsi Khusus: Perisian terbenam direka bentuk untuk melaksanakan tugas khusus, berbeza dengan perisian tujuan umum.
Jenis Perisian Terbenam
Perisian terbenam boleh dikelaskan secara meluas berdasarkan pelbagai aspek. Berikut ialah perwakilan jadual:
| Berdasarkan Kefungsian | Berdasarkan Kerumitan | Berdasarkan Prestasi |
|---|---|---|
| Perisian Kawalan | Mudah (Tugas Tunggal) | Masa sebenar |
| Perisian Pemantauan | Sederhana (Berbilang tugas) | Bukan masa nyata |
| Perisian Pemprosesan Data | Kompleks (berasaskan RTOS) | – |
Penggunaan, Masalah dan Penyelesaian Perisian Terbenam
Perisian terbenam mempunyai banyak aplikasi, daripada perkakas kegunaan harian, sistem hiburan, peralatan perubatan, automasi industri, sistem pengangkutan, telekomunikasi, kepada aplikasi aeroangkasa kritikal.
Walau bagaimanapun, mereka bentuk dan melaksanakan perisian terbenam menimbulkan beberapa cabaran, termasuk sumber terhad, kebergantungan perkakasan, keperluan masa nyata dan piawaian keselamatan dan keselamatan yang ketat. Untuk mengurangkan ini, jurutera menggunakan strategi seperti reka bentuk sistem yang teliti, algoritma yang cekap, ujian yang ketat dan proses pengesahan.
Perbandingan dengan Istilah Serupa
| Penggal | Penerangan |
|---|---|
| Perisian tegar | Sejenis perisian terbenam yang disimpan dalam memori tidak meruap seperti ROM atau memori kilat. Ia menyediakan kawalan peringkat rendah untuk perkakasan khusus peranti. |
| Perisian Sistem Masa Nyata | Perisian yang menjamin keupayaan khusus dalam had masa tertentu. Kebanyakan sistem terbenam kritikal menggunakan ini. |
| Perisian Sistem | Perisian yang bertanggungjawab untuk mengurus dan mengawal perkakasan komputer, membolehkan perisian aplikasi. Ia termasuk sistem pengendalian, pemacu peranti dan utiliti. Ia lebih luas daripada perisian terbenam, kerana ia boleh digunakan untuk tujuan umum atau terbenam. |
Perspektif Masa Depan dan Teknologi Perisian Terbenam
Masa depan perisian terbenam dibentuk oleh trend seperti IoT (Internet of Things), AI dan Pembelajaran Mesin, Sistem Fizikal Siber dan Pengkomputeran Tepi. Kemajuan dalam bidang ini akan membawa kepada sistem terbenam yang semakin pintar, berautonomi dan bersambung.
Pelayan Proksi dan Perisian Terbenam
Pelayan proksi boleh berinteraksi dengan sistem terbenam dalam pelbagai cara. Mereka boleh membantu peranti terbenam menyambung dengan selamat ke Internet, melindunginya daripada pendedahan langsung kepada rangkaian luaran, trafik imbangan beban dan data cache untuk mendapatkan semula yang lebih pantas. Akibatnya, perisian terbenam perlu direka bentuk untuk mengendalikan aspek ini, selalunya melibatkan pengaturcaraan rangkaian dan elemen keselamatan siber.
