ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В учебном пособии раскрываются особенности встроенных систем, область применения и последовательность их проектирования

В учебном пособии раскрываются особенности встроенных систем, область применения и последовательность их проектирования. Рассмотрены основные компоненты аппаратного обеспечения встроенных систем: процессор, память, устройства ввода вывода и интерфейсы их взаимодействия. Выбор процессоров для встроенных систем имеет важное последствие для программистов. Программисту может потребоваться использовать ассемблер для того чтобы воспользоваться скрытыми возможностями процессора. Для приложений требующих точных временных реакций управление временем в программах может оказаться трудной задачей из-за сбоев конвейера и необходимости учета работы других параллельных ресурсов процессора.

В результате освоения тем учебного пособия разработчик встроенных систем получает знания по архитектуре памяти целевого процессора и модели памяти языка программирования, а также то, что некорректное использование памяти может привести к экстремально трудно уловимым ошибкам, которые не обнаруживаются при тестировании. Эти ошибки проявляются только в окончательном изделии и могут оказаться роковыми как для пользователей, так и для поставщиков оборудования.

Разработчик получает знания о том, какие части адресного пространства относится к зависимой и энергонезависимой памяти, а также технологии основной памяти и архитектуру кэш памяти. Это необходимо для понимания времени выполнения программ. Разработчик также получает знания модели памяти языка программирования. Это позволяет избежать чтения данных, которые могут быть недействительными, а также показывает как обходиться с динамическим выделением памяти в частности для встроенных систем работающих длительное время, т.к. израсходование доступной памяти может привести к аварийному отказу системы или нежелательному поведению.

Разработчик получает знания аппаратного и программного механизма, используемого для получения процессором данных от датчиков и формирование команд для исполнительных механизмов. В фокусе этого знания лежит мост между последовательной природой программы и параллельным физическим миром. Поэтому рассмотрен интерфейс аналого-цифрового преобразователя в перспективе цифровой обработки сигналов с учетом квантования, дискретизации и шумов.

В учебном пособии рассмотрены вопросы проектирования аппаратных средств на программируемой логике, используемой для реализации компонент встроенной системы, которые нельзя реализовать на стандартных элементах или необходимо их высокопроизводительное решение. Изучение соответствующих тем дает знания по разработке компонент ввода вывода по модели программно-управляемого автомата на языке проектирования аппаратуры VHDL. Выполнение соответствующих заданий из учебного пособия позволяет получить навыки по созданию проектов компонент ввода вывода на программируемой логики.

В учебном пособии рассмотрены абстракции промежуточного уровня программного обеспечения для одновременных программ находящиеся выше уровня прерываний и параллельной аппаратуры, но ниже модели одновременных вычислений. Конкретно объяснены потоки (последовательные программы, выполняемые одновременно и разделяющие общие переменные), взаимное исключение и семафоры. Показаны трудности написания многопоточных программ, а также схемы передачи сообщений позволяющие преодолеть некоторые из них.

Рассмотрен также верхний уровень абстракции программного обеспечения – модели вычислений, позволяющие разрабатывать как спецификации систем, так и их модели для последующей автоматической генерации объектного кода приложения. Модель вычислений позволяет на ранних стадиях проектирования обнаруживать некорректное задание требований и их реализацию. Рассмотрены как синхронные, так и асинхронные модели одновременного поведения. Изучение этих вопросов сформирует знания по эффективной методологии проектирования, основанной на модели.

В последней теме учебного пособия рассмотрены вопросы валидации и оценки проекта. Показаны такие инструменты валидации как моделирование, эмуляция, макетирование и формальная верификация. В качестве составляющих оценки проекта показаны оценки производительности, потребления энергии и выделения тепла.

Успешное освоение содержания дисциплины «Встроенные микропроцессорные системы» позволяет приобрести необходимую квалификацию для разработки функциональных спецификаций на системы управления двигателями летательных аппаратов, опираясь на современные информационные технологии в это области проектной деятельности.