یک سیستم عامل تعبیه شده مانند یک سیستم عامل دسکتاپ یا موبایل استاندارد نیست. پس چیست؟
سیستم عامل ها سخت افزار کامپیوتر را کنترل می کنند. آنها منابع را مدیریت می کنند، سخت افزار را برای توسعه برنامه ها در معرض دید کاربران قرار می دهند و کد را اجرا می کنند.
اما همه سیستم عامل ها یکسان ایجاد نمی شوند.
جایی که سیستم عامل های دسکتاپ مانند ویندوز همه جا هستند، سایر سیستم عامل ها از دید ما پنهان هستند. اکثر مردم حتی نمی دانند که وجود دارند.
ما در مورد سیستم عامل های تعبیه شده صحبت می کنیم.
بیایید ببینیم یک سیستم عامل تعبیه شده چیست و چه تفاوتی با سیستم عامل غیر تعبیه شده دارد؟
سیستم عامل جاسازی شده چیست؟
سیستم عامل تعبیه شده نرم افزاری است که هدف آن کنترل یک سیستم تعبیه شده است.
سیستم تعبیه شده ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار است که برای انجام یک کار بسیار تخصصی استفاده می شود. به عنوان مثال، مثالی از یک تلویزیون هوشمند مدرن را در نظر بگیرید. ریزپردازنده و سخت افزار مربوطه در داخل تلویزیون توسط یک سیستم عامل تعبیه شده کنترل می شوند.
بنابراین، یک سیستم عامل تعبیه شده منابع سخت افزاری یک سیستم تعبیه شده را کنترل می کند و به کد اجازه می دهد تا روی سخت افزار اجرا شود. کدی که یک سیستم عامل تعبیه شده اجرا می کند، وظایف ثابتی مانند کنترل دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) را انجام می دهد.
سیستم عامل جاسازی شده چگونه کار می کند؟
یک سیستم عامل تعبیه شده مانند یک سیستم عامل معمولی با برخی تفاوت های کلیدی کار می کند. از آنجایی که یک سیستم عامل تعبیه شده برای مدیریت سیستمی با منابع بسیار کمتر از یک سیستم عامل دسکتاپ کامل استفاده می شود، بسیار کارآمد است و تنها مجموعه ای ثابت از عملکردها را انجام می دهد.
بیایید مثالی از یک سیستم عامل تعبیه شده در داخل دوربین زنگ در مانند Ring بزنیم. سیستم عامل تعبیه شده که سخت افزار دوربین را کنترل می کند، کدی را اجرا می کند که به دوربین اجازه می دهد کار خود را انجام دهد.
از اتصال به شبکه Wi-Fi گرفته تا تشخیص حرکت و ضبط ویدیو، سیستم عامل تعبیه شده مسئول مدیریت منابع سخت افزاری برای امکان پذیر ساختن آن است.
در بالاترین سطح، هر زمان که دستگاهی با سیستم تعبیه شده روشن شود، سیستم عامل جاسازی شده که دستگاه را تغذیه می کند، راه اندازی می شود. در طول این مرحله راه‌اندازی، تمام کدهایی که سیستم تعبیه‌شده برای عملکرد به آن نیاز دارد، از جمله سیستم‌عامل، نیز بارگیری می‌شود و برای اجرا آماده می‌شود.
بنابراین، برخلاف سیستم‌عامل دسکتاپ، یک سیستم‌عامل تعبیه‌شده نیازی به بارگیری کد از حافظه هر بار که نیاز به اجرای یک عملکرد دارد، ندارد.
انواع سیستم عامل جاسازی شده
سیستم‌عامل‌های تعبیه‌شده برای پاسخگویی به نیازهای سیستم‌هایی که در آنها مورد استفاده قرار خواهند گرفت، طراحی شده‌اند. جایی که برخی از سیستم‌عامل‌های تعبیه‌شده، سیستم‌هایی را کنترل می‌کنند که تنها یک کار را در تکرار انجام می‌دهند، سایر سیستم‌عامل‌های تعبیه‌شده، سیستم‌هایی را مدیریت می‌کنند که چندین کار را در یک زمان انجام می‌دهند.
به طور کلی سیستم عامل های تعبیه شده به چندوظیفه، بلادرنگ و تک حلقه تقسیم می شوند.
چند وظیفه ای
سیستم‌عامل تعبیه‌شده چند وظیفه‌ای، سیستم‌عاملی است که یک سیستم تعبیه‌شده را کنترل می‌کند که باید چندین کار را انجام دهد. اگر ریزپردازنده مورد استفاده در سیستم تعبیه شده قادر به انجام آن باشد، ممکن است وظایف به طور همزمان انجام شوند، یا ممکن است طبق الگوریتم زمان بندی برنامه ریزی شوند.
نمونه ای از سیستم عامل تعبیه شده چندوظیفه ای، سیستم عامل مورد استفاده در دستگاه های اینترنت اشیا مانند بلندگوهای هوشمند است. بلندگوهای هوشمند نه تنها باید موسیقی را پخش کنند، بلکه باید به اینترنت وصل شوند و موسیقی را جستجو کنند.
به موقع
یک سیستم‌عامل جاسازی‌شده بلادرنگ سیستمی است که تحت محدودیت‌های زمانی دقیق کار می‌کند. چنین سیستم‌عامل تعبیه‌شده‌ای باید ورودی‌ها را در زمان تعیین‌شده دریافت و پردازش کند وگرنه سیستم از کار می‌افتد.
مثالی از سیستم ترمز اضطراری در خودروها را در نظر بگیرید. به محض اینکه سیستم تشخیص داد که یک برخورد قریب الوقوع است، سیستم عامل تعبیه شده سیستم ترمز را فعال می کند. اگر سیستم عامل نتواند به موقع ترمزها را راه اندازی کند، یک برخورد می تواند با عواقب جدی رخ دهد.
حلقه تک
سیستم عامل تک حلقه ای تعبیه شده نوعی سیستم عامل است که یک عملکرد واحد را به طور مکرر انجام می دهد. تنها کار چنین سیستم عامل تعبیه‌شده این است که ورودی را بگیرد و خروجی را روی یک حلقه تولید کند.
یک مثال رایج از سیستم عامل تک حلقه ای، سیستم عامل مورد استفاده در چراغ های حسگر حرکت است. چراغ‌های حسگر حرکت، حرکت را حس می‌کنند و در صورت تشخیص حرکت، سیستم تعبیه‌شده چراغ‌ها را روشن می‌کند.
سیستم عامل جاسازی شده در مقابل سیستم عامل غیر تعبیه شده: تفاوت چیست؟
بزرگترین تفاوت بین یک سیستم عامل تعبیه شده و یک سیستم عامل غیر تعبیه شده، مجموعه برنامه هایی است که سیستم عامل اجرا می کند. در مورد یک سیستم عامل تعبیه شده، مجموعه برنامه ثابت است. سخت افزار سیستم تعبیه شده برای اجرای آن مجموعه برنامه خاص طراحی شده است.
از سوی دیگر، سیستم‌عامل‌های غیر تعبیه‌شده مانند ویندوز و macOS برای دسترسی سخت‌افزاری به برنامه‌های کاربر طراحی شده‌اند. کاربران می توانند هر برنامه ای را که می خواهند نصب کنند به شرطی که برای اجرا در سیستم عامل طراحی شده باشد. سخت افزاری که یک سیستم عامل غیر تعبیه شده روی آن اجرا می شود نیز تا حدی قابل تنظیم است.
علاوه بر این، سیستم عامل تعبیه شده تخصصی است. به عبارت دیگر، سیستم های جاسازی شده مختلف، سیستم عامل های تعبیه شده متفاوتی دارند. از سوی دیگر، سیستم عامل های غیر تعبیه شده، همه منظوره هستند و از پیکربندی های سخت افزاری مختلفی پشتیبانی می کنند.
به طور کلی، سیستمی که یک سیستم عامل تعبیه شده آن را کنترل می کند، اغلب بخشی از یک سیستم بزرگتر است. به عنوان مثال، یک سیستم تعبیه شده که برای اندازه گیری دمای اتاق استفاده می شود، به عنوان بخشی از یک سیستم کنترل آب و هوا بزرگتر یا محصول نهایی عمل می کند.
سیستم عامل های غیر تعبیه شده خود محصول نهایی را کنترل می کنند.
کاربردهای رایج سیستم عامل جاسازی شده
سیستم عامل های جاسازی شده همه جا در اطراف ما هستند. برخی از نمونه‌های رایج سیستم‌عامل‌های تعبیه‌شده مواردی هستند که در موارد زیر استفاده می‌شوند:
- دستگاه های اینترنت اشیا مانند لامپ های هوشمند و سنسورهای دمای هوشمند و غیره.
- اتومبیل برای کنترل و نگهداری آب و هوا.
- سیستم های ناوبری هواپیما.
- ردیاب های GPS و ردیاب های تناسب اندام.
اینها تنها چند نمونه از سیستم عامل های تعبیه شده هستند. به طور کلی، هر میکروکنترلر دارای یک سیستم عامل تعبیه شده است که در پشت صحنه کارها را اجرا می کند.
سیستم‌عامل‌های جاسازی‌شده برای کارکرد فناوری‌های اطراف ما بسیار مهم هستند
بسیاری از ما نمی‌دانیم که سیستم‌عامل‌های تعبیه‌شده چه تأثیری بر زندگی ما دارند. از سنسورهای یکپارچه دود و دما در داخل خانه گرفته تا عملکرد تجهیزات پزشکی، سیستم‌های عامل تعبیه‌شده برای کارکرد فناوری‌های اطراف ما بسیار مهم هستند.
بنابراین، اگر می خواهید قدردانی عمیق تری از سیستم عامل های تعبیه شده داشته باشید، روی یک ابزار خانه هوشمند سرمایه گذاری کنید. به عنوان مثال، یک قفل هوشمند یک راه عالی و ساده برای شروع ادغام فناوری هوشمند و روزمره در زندگی شما است.