It3 4 2 3 2 1

547 views

Published on

Published in: Sports, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
547
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

It3 4 2 3 2 1

  1. 1. <li>Mélyfúrás <ul><li>Beágyazott rendszerek </li></ul>Hanák Péter [email_address] </li><li>Tézis <ul><li>Mesterséges tárgyaink nagy részét beágyazott rendszerek működtetik-&gt; </li></ul><ul><li>Beépített intelligenciájuk révén </li></ul><ul><ul><li>autonóm módon kommunikálnak egymással, </li></ul></ul><ul><ul><li>reagálnak az ember, továbbá más élőlények és más tárgyak jelenlétére-&gt; </li></ul></ul><ul><li>E lterjedésükkel minden iparágban </li></ul><ul><ul><li>alapvető technológiaváltás megy végbe, melynek előfeltételeként </li></ul></ul><ul><ul><li>technológiaváltás lesz a beágyazott rendszerek tervezésében és megvalósításában (szabványok, szoftverfejlesztés, rendszerintegráció)-&gt; </li></ul></ul></li><li>Mottó </li><li>Mottó <ul><ul><li>Ha sok cseresznyepaprikát madzagra fűzünk, abból lesz a paprikakoszorú-&gt; </li></ul></ul><ul><ul><li>Ha viszont nem fűzzük fel őket, nem lesz belőlük koszorú-&gt; </li></ul></ul><ul><ul><li>Pedig a paprika ugyanannyi, éppoly piros, éppoly erős-&gt; De mégse koszorú-&gt; </li></ul></ul><ul><ul><li>Csak a madzag tenné? Nem a madzag teszi-&gt; Az a madzag, mint tudjuk, mellékes, harmadrangú valami-&gt; </li></ul></ul><ul><ul><li>Hát akkor mi? </li></ul></ul><ul><ul><li>Aki ezen elgondolkodik, s ügyel rá, hogy gondolatai ne kalandozzanak összevissza, hanem helyes irányban haladjanak, nagy igazságoknak jöhet a nyomára-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Örkény: Az élet értelme (Egyperces novellák) </li></ul></li><li>Beágyazott rendszer (BR) <ul><li>Minden beágyazott rendszert program és processzor működtet, de … </li></ul><ul><li>… nem minden programozott és processzorral működtetett rendszer beágyazott rendszer-&gt; </li></ul><ul><li>A beágyazott rendszer </li></ul><ul><li>processzoralapú, programvezérlésű elektronikus eszköz, illetve ilyen eszközökből alkotott rendszer, </li></ul><ul><li>az őt befogadó mesterséges tárgyat autonóm módon működteti, </li></ul><ul><li>befogadó fizikai / kémiai / biológiai környezetét </li></ul><ul><ul><li>érzékelők segítségével megfigyeli és </li></ul></ul><ul><ul><li>beavatkozók segítségével befolyásolja-&gt; </li></ul></ul></li><li>A BR meghatározó jellemzői <ul><li>Korlátos erőforrások (energia, tárkapacitás, utasításkészlet, végrehajtási sebesség stb-&gt;) </li></ul><ul><li>Kis fizikai méret (a hordozó lemez mérete néhány mm 2 -től egy-kétszáz cm 2 -ig terjed), </li></ul><ul><li>Magas megbízhatósági és rendelkezésre állási követelmények (a hétköznapi infokommunikációs alkalmazásokhoz képest) -&gt; </li></ul></li><li>A BR tipikus hardver komponensei <ul><li>CPU (8-32 bit), </li></ul><ul><li>Programtár (Flash; 48 kB - 64 MB), </li></ul><ul><li>Adattár (RAM; 4 kB – 64 MB), </li></ul><ul><li>Érzékelők (pl-&gt; hőmérséklet-, fény-, nedvesség-, hang-, mozgás-, távolság-, irány-, helyzetérzékelők, AD-konverter, továbbá nyomógombok és kapcsolók), </li></ul><ul><li>Beavatkozószervek (pl-&gt; relé, kapcsoló, motor, DA-konverter, továbbá LED-ek és más kijelzők), </li></ul><ul><li>Vezeték nélküli és vezetékes adatátviteli eszközök (pl-&gt; Bluetooth; WiFi, WiMAX, ZigBee; USB)-&gt; </li></ul></li><li>A BR tipikus szoftver komponensei <ul><li>Eszközvezérlő programok (device drivers), </li></ul><ul><li>Speciális operációs rendszer (pl-&gt; eCos, TinyOS, Contiki, Embedded Windows, Embedded Linux), </li></ul><ul><li>Futtatórendszer (run-time system, RTS), </li></ul><ul><li>Alkalmazás-&gt; </li></ul></li><li>A BR megjelenési formái <ul><li>Befogadó rendszerbe integrálva </li></ul><ul><ul><li>a befogadó rendszer is elektronikus, pl-&gt; elektronikus fogyasztási cikkek, elektronikus műszerek </li></ul></ul><ul><li>Önálló részegység </li></ul><ul><ul><li>a befogadó rendszerhez, beépítve, jelátalakítókkal csatlakozik, pl-&gt; jármű, háztartási gép, ipari robot </li></ul></ul><ul><li>Önálló eszköz (?) </li></ul><ul><ul><li>off-line, on-line kapcsolatban a környezetével </li></ul></ul><ul><li>Fix kiépítésű vagy ad-hoc hálózat (?) </li></ul><ul><ul><li>a fenti háromféle csomópontból álló hálózatok </li></ul></ul></li><li>Tmote Sky </li><li>Tmote Sky 65,5×32mm 2 65,5×32mm 2 Moteiv, USA </li><li>Spec Mote  egy MICA mote tetején 5mm 2 UC Berkeley, USA </li><li>Smart Dust Mote UC Berkeley, USA </li><li>Befogadó rendszer <ul><li>Befogadó rendszer = a beágyazott rendszer által működtetett tárgy </li></ul><ul><li>Az azonos alapfunkciójú hagyományos tárgyhoz képest </li></ul><ul><ul><li>gazdagabb funkcionalitású („intelligensebb”), </li></ul></ul><ul><ul><li>változtatható tulajdonságú, </li></ul></ul><ul><ul><li>képes alkalmazkodni a változó körülményekhez és igényekhez, </li></ul></ul><ul><ul><li>programozott eszköz lévén: változtatható, bővíthető funkcionalitású-&gt; </li></ul></ul></li><li>Példák befogadó rendszerekre <ul><li>Irodagépek </li></ul><ul><li>Elektronikus fogyasztási cikkek </li></ul><ul><li>Háztartási és ház körüli gépek </li></ul><ul><li>Járművek, közlekedésirányítási eszközök </li></ul><ul><li>Orvostechnikai berendezések </li></ul><ul><li>Szerszámgépek </li></ul><ul><li>Vezérléstechnikai eszközök </li></ul><ul><li>Jön: bútorok és más lakberendezési cikkek, játékok, ruházati cikkek, gyógyszerek, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul><ul><li>… és szinte minden más tárgy </li></ul></li><li>Önállóan és hálózatba kötve <ul><li>A befogadó rendszerek </li></ul><ul><li>köre és funkcionalitása („intelligenciája”) gyors ütemben bővül már ma is, </li></ul><ul><li>de hálózatba, rendszerbe kapcsolásuk mértéke csak lassan nő: </li></ul><ul><ul><li>elősegíti: vezeték nélküli adatátvitel gyors terjedése </li></ul></ul><ul><ul><li>hátráltatja: komplexitás mértéke, szabványok és jogi szabályozás hiánya </li></ul></ul></li><li>ABB-gyártórobotok munka közben </li><li>EKG-eseményrekorder <ul><li>MSP 430 </li></ul><ul><li>Bluetooth </li></ul>Meditech Kft-&gt;, HU </li><li>Wireless Pressure Measurement Külső elektronika Beépített szenzor CardioMEMS </li><li>Healthcare massage chair </li><li>Befogadó vs-&gt; beágyazott rendszer <ul><li>Példa: mobiltelefon </li></ul><ul><li>Elkülönítendő benne is a beágyazott és a befogadó rendszer </li></ul><ul><li>Beágyazott része: a perifériák és kezelő programjuk </li></ul><ul><li>Befogadó része: a telefonfunkció és más funkciók megvalósítása </li></ul></li><li>Befogadó vs-&gt; beágyazott rendszer <ul><li>Benne is elkülönítendő a beágyazott és a befogadó rendszer! </li></ul><ul><li>Beágyazott része: a perifériák és kezelő programjuk </li></ul><ul><li>Befogadó része: egyszerű funkciók megvalósítása </li></ul>Példa: mót Beágyazott rendszer = vezérlő logika ? </li><li>Négy tipikus alkalmazási környezet <ul><li>Ipari rendszerek </li></ul><ul><ul><li>repülőgép-, autó-, gép-, orvostechnikai ipar stb-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Nomád környezetek </li></ul><ul><ul><li>mozgásban lévő és változó emberek, tárgyak, alkalmazások </li></ul></ul><ul><li>Magánterek </li></ul><ul><ul><li>otthon, munkahely, szórakozóhely </li></ul></ul><ul><li>Nyilvános infrastruktúra </li></ul><ul><ul><li>épület, repülőtér, közút, vasút, hálózatok (energia, telefon, számítógép stb-&gt;) stb-&gt; </li></ul></ul></li><li>Elvárások e négy környezetben <ul><li>Ipari rendszerek </li></ul><ul><ul><li>minőség, biztonság, megbízhatóság, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Nomád környezetek </li></ul><ul><ul><li>kis energiaigény, kis tömeg, akadálytalan rádiós adatátviteli kapcsolat, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Magánterek </li></ul><ul><ul><li>kényelem, biztonság, rádiós és vezetékes kapcsolat, érzékelők, beavatkozószervek, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Nyilvános infrastruktúra </li></ul><ul><ul><li>elérhetőség, rendelkezésre állás, biztonság, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul></li><li>A BR célja e négy környezetben <ul><li>Ipari rendszerek </li></ul><ul><ul><li>érték-, hatékonyság- és termelékenységnövekedés </li></ul></ul><ul><li>Nomád környezetek </li></ul><ul><ul><li>új munkaszervezési módok, növekvő termelékenység, másfajta életmód, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Magánterek </li></ul><ul><ul><li>személyre szabható, adaptív megoldások, autonóm felügyelet, életvitel támogatása, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul><ul><li>Nyilvános infrastruktúra </li></ul><ul><ul><li>intelligens környezet, biztonság, kezelhetőség, karbantartás, védelem, -&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></ul></li><li>A jelenlegi helyzet jellemzése <ul><li>2000-ben 10 milliárd mikroprocesszor volt használatban, 98%-uk beágyazott rendszerekben-&gt; </li></ul><ul><li>Az elektronikus komponensek – beleértve a kijelzőket, érzékelőket, félvezetőket is – piaci értéke 257 milliárd euró volt, ebből Európa, Amerika és Japán 19-19%, a ázsiai-csendes óceáni régió 43%-kal részesedett-&gt; </li></ul><ul><li>A beágyazott rendszerek világpiacát 2004-ben 37 milliárd euróra becsülték-&gt; </li></ul></li><li>BR-t fokozottan használó ágazatok FAST Study, 2005 </li><li>BR aránya a végtermék költségében FAST Study, 2005 </li><li>BR aránya a végtermék értékében FAST Study, 2005 </li><li>Elektronika és BR piaci részesedése FAST Study, 2005 </li><li>BR-ek fejlesztési sajátosságai <ul><li>korlátos erőforrások (ROM, RAM, órajel, energia) </li></ul><ul><li>speciális perifériák </li></ul><ul><li>egyidejű hardver-szoftver fejlesztés </li></ul><ul><li>programozás alacsony szintű nyelven (assembly, C) </li></ul><ul><li>eltérő programfejlesztési és célkörnyezet </li></ul><ul><li>speciális fejlesztőeszközök szükségessége </li></ul><ul><li>nehéz hozzáférés a kész rendszer komponenseihez </li></ul><ul><li>a beágyazott és a befogadó rendszer egyidejű ismerete </li></ul><ul><li>sokféle szakértelem megléte egyszerre: csoportmunka, interdiszciplináris tudás, együttműködési képesség </li></ul></li><li>Technológiaváltás mindenütt <ul><li>Bármely termék funkcionalitásának bővítésére beágyazott rendszer beépítése a megoldás </li></ul><ul><li>Minden iparágra kiterjedő technológiaváltás van folyamatban – ha ennek nem is vagyunk tudatában </li></ul><ul><li>Az információs társadalomnak nevezett jelenséghez képest túl kevés szó esik a „beágyazott forradalomról” </li></ul><ul><li>Ez a technológiaváltás alapvetően átrendezi az ipari termelést és a hozzá kapcsolódó szolgáltatásokat </li></ul><ul><li>A high-tech iparágak után a többi iparágat, beleértve a kisipart is, átformálja, de erre nincsenek felkészülve </li></ul><ul><li>A mai BR-technológia speciális felkészültséget igényel, nem alkalmas laikus-használatra </li></ul></li><li>A technológiaváltás akadályai <ul><li>A szoftvertechnológia jelentős elmaradása a hardvertechnológiához képest </li></ul><ul><li>A nyílt szabványok hiánya </li></ul><ul><li>A jól képzett szakemberek hiánya </li></ul><ul><li>A fejlesztési technológia fejletlensége </li></ul></li><li>BR-perspektívák számokban <ul><li>2010-re a mikroprocesszorok száma 2000-hez képest megduplázódik, azaz minden emberre három mikroprocesszor jut a Földön-&gt; </li></ul><ul><li>A beágyazott rendszerek világpiaca 2009-re 71 milliárd euróra nő, becsült növekedési üteme 2004 és 2009 között évi 14% lesz-&gt; </li></ul><ul><li>A PC-piac növekedési üteme ennél jóval kisebb, kb-&gt; évi 8% lesz, ami azt jelenti, hogy a beágyazott rendszerek piaca lesz az elektronikai ipar fő hajtóereje-&gt; </li></ul><ul><li>A beágyazott szoftver piaci értékének növekedését még a hardverénél is nagyobbra, évi 16%-ra taksálják 2004-től 2009-ig-&gt; </li></ul></li><li>Kutatási kihívások <ul><li>Szoftver: kritikus szerepe van a beágyazott rendszerekben </li></ul><ul><li>Architektúra: heterogén, dinamikusan változó hálózatba kötött alrendszerek </li></ul><ul><li>Bonyolultság: tervezés, tesztelés, üzembehelyezés, üzemeltetés során egyaránt </li></ul><ul><li>Hardver-szoftver egyidejű tervezése </li></ul><ul><li>Interdiszciplinaritás: elméleti és gyakorlati tudás, kommunikáció, csoportmunka! </li></ul><ul><li>Sérülékenység: különösen a vezeték nélküli kapcsolatok miatt </li></ul></li><li>Kutatási célok <ul><li>referenciatervek: sokféle alkalmazási területen különféle beágyazott platformokra és szoftver környezetre </li></ul><ul><li>köztes szoftverrétegek: a gyors alkalmazásfejlesztést lehetővé tevő, észrevehetetlen, akadálytalan kapcsolódás megvalósítására nyílt adatátviteli hálózatokban </li></ul><ul><li>nyílt szabványok és együttműködési képesség </li></ul><ul><li>informatikai és kommunikációs technológiák: a jövő beágyazott rendszereinek megalapozására </li></ul><ul><li>szoftver eszközök és fejlesztői platformok: a gyors tervezés és prototípuskészítés támogatására </li></ul></li><li>BR-trend: hw, sw, programozás </li><li>Várható fejlődési irányok <ul><li>Szabványok </li></ul><ul><ul><li>plug&amp;play eszközök, elektronikus adatlapok, adatátviteli módok, adattartalmak </li></ul></ul><ul><li>Architektúrák </li></ul><ul><ul><li>heterogén, elosztott, lazán csatolt, dinamikusan változó, sok komponensű rendszerek </li></ul></ul><ul><li>Kommunikáció </li></ul><ul><ul><li>jellemzően vezeték nélkül </li></ul></ul><ul><li>Tervezési minták, referenciarendszerek </li></ul><ul><ul><li>lesznek (jelenleg nincsenek) </li></ul></ul></li><li>Várható fejlődési irányok <ul><li>Modellező és analizáló eszközök </li></ul><ul><ul><li>lesznek (jelenleg zömmel kutatási fázisban) </li></ul></ul><ul><li>Programozási nyelvek </li></ul><ul><ul><li>magas szintű nyelvek elterjednek </li></ul></ul><ul><li>Operációs rendszerek </li></ul><ul><ul><li>nagyon kis eszközökön is, nyílt forráskóddal </li></ul></ul><ul><li>Fejlesztő platformok </li></ul><ul><ul><li>nem informatikus- és villamosmérnök-specialisták által is használható platformok megjelenése várható </li></ul></ul></li><li>Technológiai előfeltételek <ul><li>Energiaforrások: méret, ár, élettartam, megbízhatóság </li></ul><ul><li>Szenzorhálózatok:olcsó mótok, rádiós kapcsolat fejlődése </li></ul><ul><li>Mótok és nomád eszközök: méret, súly, energiaszükséglet </li></ul><ul><li>Vezeték nélküli adatátvitel: észrevehetetlen kapcsolódás, csökkentett energiaszükséglet, szabványok </li></ul><ul><li>Szoftvertechnológia: modellezés, analizálás, verifikáció, validáció, köztes szoftver, kódgenerálás stb-&gt; </li></ul><ul><li>Újra használható kódok: programkönyvtárak </li></ul><ul><li>Operációs rendszerek: nyílt, nagyon kis eszközökre is </li></ul><ul><li>Fordítóprogramok: erőforráskorlátok figyelembe vétele </li></ul><ul><li>Fejlesztőeszközök: nyílt, félprofik által is használható </li></ul></li><li>BR-kutatás, fejlesztés, gyártás Mo-n <ul><li>BME EJJT </li></ul><ul><li>BME VIK </li></ul><ul><li>BMF NIK és KVK </li></ul><ul><li>BZAKA IKTI </li></ul><ul><li>SZTE SZFT </li></ul><ul><li>ME AUT </li></ul><ul><li>MTA SZTAKI </li></ul><ul><li>-&gt;-&gt;-&gt; </li></ul><ul><li>Elektronika Szövetk-&gt; </li></ul><ul><li>GE Magyaro-&gt; Zrt-&gt; </li></ul><ul><li>Hexium Kft-&gt; </li></ul><ul><li>Innomed Kft-&gt; </li></ul><ul><li>Meditech Kft-&gt; </li></ul><ul><li>MicRed Kft-&gt; </li></ul><ul><li>Robert Bosch Kft-&gt; </li></ul><ul><li>77 Elektronika Kft-&gt; </li></ul><ul><li>-&gt;-&gt;-&gt; </li></ul></li><li>Következtetések <ul><li>A technológiaváltás folytatódik </li></ul><ul><ul><li>az eddig nem elektronizált iparágakban is, </li></ul></ul><ul><ul><li>a kisiparban is, </li></ul></ul><ul><ul><li>és ennek kevéssé vagyunk tudatában! </li></ul></ul><ul><li>Absztrakciós szintek, szabványok kellenek </li></ul><ul><li>A költsége nagy még a nagyok számára is </li></ul><ul><ul><li>fejlettebb szoftvertechnológiára van szükség </li></ul></ul><ul><ul><li>közös fejlesztésű, nyílt forráskódú, félprofik által használható fejlesztő platformok kellenek </li></ul></ul><ul><li>Oktatás, képzés minden szinten! </li></ul></li><li>A technológiaváltás hatásai <ul><li>A használókra </li></ul><ul><ul><li>átláthatóság csökken </li></ul></ul><ul><ul><li>funkcionalitás bővül </li></ul></ul><ul><ul><li>szolgáltatási színvonal nő </li></ul></ul><ul><ul><li>bonyolultság nő </li></ul></ul><ul><ul><li>függőség nő </li></ul></ul><ul><ul><li>sérülékenység nő </li></ul></ul><ul><li>A gyártókra </li></ul><ul><ul><li>bonyolultság nő </li></ul></ul><ul><ul><li>tudásigény változik </li></ul></ul><ul><ul><li>interdiszciplinaritás nő </li></ul></ul><ul><ul><li>belépési költség nő </li></ul></ul><ul><ul><li>át/továbbképzés kell </li></ul></ul><ul><ul><li>funkcióbővítés könnyebbé válik </li></ul></ul></li>

×