Embedded System
- · Pengertian Embedded System
Embedded
system atau sistem tertanam merupakan sistem komputer khusus yang dirancang
untuk menjalankan tugas tertentu dan biasanya sistem tersebut tertanam dalam
satu kesatuan sistem. Sistem ini menjadi bagian dari keseluruhan sistem yang
terdiri atas mekanik dan perangkat keras lainnya. Bidang embedded system
mencakup penguasaan perangkat keras (hardware). Sistem embedded merupakan
sebuah sistem (rangkaian elektronika) digital yang merupakan bagian dari sebuah
sistem yang lebih besar, yang biasanya bukan berupa sistem elektronika. Kata
embedded menunjukkan bagian yang tidak dapat berdiri sendiri. Berbeda dengan
sistem digital yang didesain untuk general purpose. Embedded system biasanya
diimplementasikan dengan menggunakan mikrokontroler, sistem embedded dapat
memberikan respon yang sifatnya real time dan banyak digunakan pada peralatan
digital, seperti jam tangan.Embedded system adalah sistem dengan ciri-ciri
sebagai berikut :
- Mempunyai computing power. Dengan kata lain dilengkapi dengan sebuah processor
- Bekerja di lingkungan luar ruangan IT. Jadi kemungkinan besar tidak dilengkapi dengan AC dan menghadapi gangguan dari luar seperti getaran dan debu.
- Memiliki tugas yang spesifik. Beda dengan PC atau Server yang relatif lebih multi purpose.
Gambar : Struktur Embedded System
- · Sejarah Embedded System
Sistem
embedded modern yang pertama dikenali adalah Apollo Guidance Computer,
dikembangkan oleh Charles Stark Draper di MIT Instrumentasi Laboratorium, awal
1960-an. Apollo Guidance Computer (AGC) adalah on-board digital computer (papan
komputer digital), diinstall di setiap acecraft program Apollo, baik Command
Module (CM) dan Lunar Module (LM). Disediakan onboard computation untuk
mendukung spacecraft guidance, navigasi dan kontrol. Apollo flight computer
adalah yang pertama menggunakan Integrated Circuit (IC). Software AGC ditulis
dalam bahasa assembly AGC.
Gambar : Apollo 1024 bit core memory
module
- · Kategori Sistem Embedded
1.
Mandiri (Standalone)
Perangkat standalone dapat berfungsi
secara independen dari perangkat keras lainnya. Tidak terintegrasi ke dalam
perangkat lain. Contoh : Kotak TiVo untuk merekam siaran televisi. Sedangkan
DVR (digital video recorder) merupakan sistem embeded yang terintegrasi dengan
DVD player. Stand alone juga dapat merujuk pada program software yang tidak
memerlukan software selain sistem operasi untuk menjalankannya.
2.
Real Time
Sistem embedded dengan tugas-tugas
spesifik yang dilakukan dalam periode waktu spesifik disebut dengan sistem real
time. Sistem real time terdiri dari hard real time system dan soft real time
system.
3.
Hard real time
Hard real time adalah sistem yang
harus melaksanakan tugas dengan deadline yang tepat. Contoh dari sistem hard
realtime adalah sistem yang harus membuka katup dalam 30 milidetik ketika
kelembaban udara melintasi ambang batas tertentu. Jika katup tidak dibuka dalam
30 milidetik maka akan menimbulkan malapetaka.Sistem hard real-time sering kali
digunakan sebagai alat pengontrol untuk aplikasi yang dedicated, mempunyai
batasan waktu yang tetap yang sudah didefinisikan dengan baik. Pemrosesan harus
selesai dalam batasan-batasan yang sudah didefinisikan, atau sistem akan gagal.
4.
Soft real time
Soft real time adalah sistem yang
tidak memerlukan deadline.Contoh dari soft realtime seperti DVD player, jika
diberikan suatu perintah dari remote control maka akan mengalami delay selama
beberapa milidetik untuk menjalankan perintah tersebut. Delay ini tidak akan
berakibat sesuatu yang serius. Sistem soft real-time mempunyai lebih sedikit
batasan waktu yang keras, dan tidak mendukung deadline dengan menggunakan batas
akhir.
- · Arsitektur Sistem Embedded
Arsitektur sistem embedded merupakan sebuah abstraksi dari
perangkat embedded dan
merupakan hal yang penting dalam menyelesaikan tantangan
yang dihadapi saat mendesain sistem baru.
Gambar : Arsitektur Dasar Embedded
System
Gambar : Arsitektur detail Embedded
System
- · Hubungan Embedded System dengan Microcontroler
Microcontroller
adalah sebuah komputer kecil di dalam satu sirkuit yang berisi inti prosesor,
memori, dan input/output peripheral yang dapat diprogram, dan di desain khusus
untuk embedded system. Microcontroller berukuran kecil dan murah, sangat
berbeda dengan apa yang ada di komputer. Kenapa berbeda? Karena menyesuaikan
kebutuhan, microcontroller ini didesain untuk suatu tujuan khusus, bukan untuk
melakukan pekerjaan-pekerjaan rumit seperti yang ada di computer sebenarnya.
Gambar : Microcontroler Arduino
Embedded
system tidak membutuhkan kapasitas data dan address bus yang terlalu besar, itu
sebabnya microcontroller ini berukuran lebih kecil, dan harga harus terjangkau
karena akan dipasangkan ke barang-barang elektronik yang harganya juga
terjangkau.
Embedded
system adalah sistem dengan ciri-ciri sebagai berikut :
- Mempunyai computing power. Dengan kata lain dilengkapi dengan sebuah processor
- Bekerja di lingkungan luar ruangan IT. Jadi kemungkinan besar tidak dilengkapi dengan AC dan menghadapi gangguan dari luar seperti getaran dan debu.
- Memiliki tugas yang spesifik. Beda dengan PC atau Server yang relatif lebih multi purpose
Embedded
system biasanya di gunakan untuk aplikasi-aplikasi misalkan :
- Pengontrolan Pabrik.
- Komputer transaksi di Jalan Toll.
- Telemetri di tempat-tempat yang remote seperti misalkan pengamat ketinggian air di bendungan.
- Peralatan Smart Electronic yang terpasang di dalam mobil
- · Karakteristik
1.
Embedded
system yang dirancang untuk melakukan tugas tertentu, bukan menjadi komputer
tujuan umum untuk berbagai keperluan. Beberapa juga memiliki real-time
performance kendala yang harus dipenuhi, dengan alasan seperti keamanan dan
kegunaan yang lainnya mungkin tidak memiliki kinerja persyaratan atau rendah,
yang memungkinkan perangkat keras sistem harus disederhanakan untuk mengurangi
biaya.
2.
Embedded
sistem tidak selalu perangkat mandiri. Banyak embedded system terdiri dari
kecil, bagian komputerisasi dalam perangkat yang lebih besar yang melayani
tujuan yang lebih umum. Sebagai contoh, Gibson Robot Guitar fitur sebuah sistem
embedded untuk tuning senar, tetapi tujuan keseluruhan dari Robot Guitar, tentu
saja, untuk memutar musik. Demikian pula, sebuah sistem embedded dalam mobil
menyediakan fungsi spesifik sebagai subsistem dari mobil itu sendiri.
3.
Instruksi
program ini ditulis untuk embedded system disebut sebagai firmware , dan
disimpan dalam memori hanya-baca atau memori Flash chip. Mereka berjalan dengan
sumber daya perangkat keras komputer yang terbatas: memori kecil, keyboard
kecil atau tidak ada dan / atau layar.
- · Prosesor Embedded System
Pertama,
prosesor Embedded dapat dibagi menjadi dua kategori besar, mikroprosesor biasa
μP dan mikrokontroler nakan, yang memiliki lebih banyak peripheral chip,
mengurangi biaya dan ukuran. dibandingkan dengan komputer pribadi pada pasar
server, jumlah yang cukup besar dari dasar arsitektur CPU yang digunakan berupa
Von Neumann serta berbagai tingkat Harvard arsitektur , RISC seperti juga
non-RISC dan VLIW. Panjang kata bervariasi dari 4-bit untuk 64-bit dan luar
terutama di DSP prosesor meskipun tetap paling khas 8/16-bit. Kebanyakan
arsitektur datang dalam sejumlah besar varian yang berbeda dan bentuk, banyak
yang juga diproduksi oleh perusahaan yang berbeda.
Beberapa
contoh processor embedded adalah: 65816 , 65C02 , 68HC08 , 68HC11 , 68k , 8051
, ARM , AVR , AVR32 ,Blackfin , C167 , Coldfire , COP8 , Cortus APS3 , eZ8 ,
eZ80 , FR-V , H8 , HT48 , M16C , M32C , MIPS , MSP430 , PIC , PowerPC , R8C ,
SHARC ,SPARC , ST6 , SuperH , barak-47 , TLC-870 , TLC-900 , Tricore , V850 ,
x86 , XE8000 , Z80 , ASAP dll.
- · Aspek-aspek yang membedakan Embedded System dari sistem lain :
A.Biaya (cost)
Ini merupakan aspek yang dapat dikatakan paling penting
karena sangat mempengaruhi desain suatu embedded system secara keseluruhan.
Dalam membuat suatu embedded system, biasanya dipilih komponen-komponen secara
optimal, yaitu yang memungkinkan implementasi sistem tersebut tetapi dengan
biaya yang serendah-rendahnya. Hal ini karena perbedaan harga sedikit saja
dapat sangat berpengaruh ketika embedded system tersebut harus dipasarkan
secara luas dalam jumlah yang besar.
B.Constraint waktu
Tidak sedikit embedded system yang sekaligus merupakan
real-time system, yaitu sistem yang prosesnya terbatasi oleh batas waktu.
Sistem-sistem ini umumnya merupakan sistem yang digunakan untuk keperluan yang
kritikal, dan harus selalu aktif. Dengan demikian tidak seperti system komputer
desktop yang dapat dilakukan reboot, misalnya untuk menjaga kestabilannya atau
menangani serangan tertentu seperti virus, dalam embedded system tertentu hal
tersebut mungkin tidak dapat diterima. Embedded system harus selalu stabil,
termasuk dalam gangguan oleh serangan. Harus diperhatikan bagaimana jika suatu
real-time system mengalami serangan Denial of Service (DoS) yang membuatnya
menjadi lambat sehingga batas waktunya tidak lagi terpenuhi.
C.Interaksi langsung dengan dunia nyata
Banyak embedded system, umumnya embedded control
application, harus berhubungan langsung dengan dunia nyata. Akibatnya adalah
kesalahan suatu gangguan bisa berakibat lebih fatal dibandingkan sistem
komputer yang biasa. Jika misalnya suatu komputer server yang menyimpan
database mengalami gangguan, paling parah yang terjadi adalah kehilangan data,
dan apabila database tersebut di-backup secara berkala maka kerugiannya lebih
kecil lagi. Hal ini akan sangat berbeda jika misalnya sistem kontrol dalam
suatu pabrik kimia mengalami gangguan dan melakukan kesalahan.
D.Constraint energy
Banyak embedded system yang mengambil daya dari baterai. Hal
ini berarti munculnya satu titik serangan baru pada embedded system, yaitu
power supply.e. Elektronika Masih berhubungan dengan yang terakhir, karena
embedded system merupakan sistem yang sangat erat dengan elektronika, maka
seranganserangan atau gangguan juga mungkin dilakukan secara elektrik, misalnya
analisis dengan multimeter, logic analyzer, dan sebagainya. Walaupun sistem
komputer lain pada dasarnya juga merupakan alat elektronik, tetapi kemungkinan
hal ini dilakukan lebih tinggi untuk embedded system.
- · Kegunaan Embedded System
Embedded
system yang dirancang untuk melakukan tugas tertentu, bukan menjadi komputer
tujuan umum untuk berbagai keperluan. Beberapa juga memiliki real-time
performance kendala yang harus dipenuhi, dengan alasan seperti keamanan dan
kegunaan yang lainnya mungkin tidak memiliki kinerja persyaratan atau rendah,
yang memungkinkan perangkat keras sistem harus disederhanakan untuk mengurangi
biaya.
Embedded
sistem tidak selalu perangkat mandiri. Banyak embedded system terdiri dari
kecil, bagian komputerisasi dalam perangkat yang lebih besar yang melayani
tujuan yang lebih umum. Sebagai contoh, Gibson fitur sebuah sistem embedded
untuk tuning senar, tetapi tujuan keseluruhan dari Robot Guitar, tentu saja,
untuk memutar musik. Demikian pula, sebuah sistem embedded dalam mobil
menyediakan fungsi spesifik sebagai subsistem dari mobil itu sendiri. Instruksi
program ini ditulis untuk embedded system disebut sebagai firmware, dan
disimpan dalam memori hanya-baca atau Memori Flash Chip. Mereka berjalan dengan
sumber daya perangkat keras komputer yang terbatas: memori kecil, keyboard
kecil atau tidak ada dan / atau layar.
- · Komponen Utama Embedded System
Embedded
system memiliki tiga komponen utama, yaitu:
1.
Hardware
- Power Supply
- Processor
- Memory
- Timers
- Serial communication ports
- Output/Output circuits
- System application specific circuits
2. Software
Embedded
system memiliki software yang ditulis dalam bahasa yang lebih dekat/dikenali
oleh hardware, misalnya Assembly, C, C++, Java
3.
Real-Time Operating System
RTOS
membawahi software dan menyediakan mekanisme agar prosesor dapat menjalankan
proses sesuai jadwal dan melakukan switching dari satu proses (tugas) ke proses
lain. Contoh RTOS: VxWorks, OS9, RTLinux, Symbian.
Sumber:
1 komentar:
Mantap gan. Sangat bermanfaat
Posting Komentar