Co je vestavěný software?

„Co je vestavěný software?“ je často kladená otázka. Svět a společnost kolem nás utvářejí a řídí systémy založené na mikroprocesorech – kardiostimulátory, mobilní telefony, domácí spotřebiče, automobily, systémy řízení železnic, satelity – seznam je téměř doslova nekonečný. Bez nich by nebylo energie, tekoucí vody ani zásobování potravinami. Obchod nebo doprava by byly nemožné. Šířily by se nemoci a společnost by se rychle rozpadla.

Software prováděný v těchto systémech se nazývá vestavěný software. Jedná se o počítačový software, který je zabudován do hardwarových systémů napsaných pro řízení strojů nebo zařízení. Vestavěný software je obvykle navržen pro konkrétní hardware, na kterém běží, a často vykonává specifickou funkci, i když jeden kus hardwaru může obsahovat více vestavěných softwarových programů.

Každý kus technologie, který má desky s plošnými spoji a počítačové čipy, v sobě pravděpodobně bude mít vestavěný software. Výrobci zabudovávají vestavěný software do elektroniky například v automobilech, telefonech, modemech, spotřebičích, hračkách, bezpečnostních systémech, kardiostimulátorech, televizorech a set-top boxech a digitálních hodinkách.

Vestavěný software umožňuje mnoho pokročilých funkcí, které jsou v moderních zařízeních běžné. Zatímco vestavěný software může být velmi jednoduchý, může být také velmi sofistikovaný v aplikacích, jako jsou systémy řízení procesů, vojenské zbraně a letadla.

Historie vestavěného softwaru

Většina inovativních technologií, je často financována, zkoumána a vyvíjena pro vojenské aplikace a vestavěné systémy byly používány ve výzkumu vesmíru, navádění raket a avionice od konce 30. do poloviny 60. let. Teprve koncem 60. let se vestavěný software vyvinul do té míry, že byl užitečný i pro lidi mimo tyto specializované oblasti.

V 70. letech se díky prvním integrovaným čipům mikrokontrolérů, jako byl například Intel 8008, vestavěný software rozběhl. Tento jediný čip fungoval jako malý počítač; dokázal číst data z reálného světa, zpracovávat je a generovat výstupy řízené flexibilním softwarovým programem. Díky těmto čipům bylo možné napsat jediný program, nahrát jej do čipu a nechat tento čip spustit svůj program, kdykoli obdržel správný vstup. Koncem 80. let 20. století měl téměř každý druh spotřební elektroniky v sobě zabudovaný nějaký mikrokontrolní čip.

V následujících letech klesly náklady na výrobu integrovaných mikrokontrolérů na haléře. Výsledkem je, že jsou téměř v každém elektronickém zařízení a každý z těchto čipů má jeden nebo více kusů vestavěného softwaru. Jsou dokonce i v předmětech, o kterých by si většina lidí nemyslela, že obsahují počítače, jako jsou toustovače, elektrické ventilátory nebo dětské hračky.

Problémy vestavěného softwaru

Vestavěný software je z definice součástí většího hardwarového systému, ať už jde o automobil, kardiostimulátor nebo průmyslový automatizační systém. Nejenže tyto systémy pracují v reálném čase a musí za všech okolností provést navrženou akci ve stanoveném čase, ale musí pracovat s omezenými zdroji, jako je malý paměťový prostor, omezené možnosti zpracování dat nebo nízká spotřeba energie. Vestavný software se také musí přizpůsobit širokému spektru změn ve svém okolí. Procesory, senzory a hardwarové součásti se v průběhu času mění, zatímco software zůstává téměř stejný. Kromě toho software vyžaduje přenositelnost, autonomii, flexibilitu a přizpůsobivost.

Spolehlivost je prvořadá. Neočekávané chování vestavného systému by mohlo vážně poškodit jeho provozní prostředí. Protože koncoví uživatelé vyžadují od vestavných systémů dlouhodobé chování, musí vestavný software fungovat desítky let bez servisu.

Vzhledem k úzkému spojení vestavného softwaru s kritickými prostředími a život ohrožujícími riziky je klíčovým požadavkem také bezpečnost. Životní cyklus při vývoji vestavěného softwaru se řídí normami, které vyžadují vysokou kvalitu, silné inženýrské a řídicí procesy. V kombinaci s používáním nejmodernějších technologií jsou kladeny vysoké nároky na technickou odbornost a profesionalitu inženýrů vestavného softwaru. S rostoucím rozsahem a složitostí vestavěného softwaru se musí standardy uplatňované v procesu vývoje softwaru neustále zlepšovat, a to navzdory silnému tlaku na náklady.

Bezpečnost je stále důležitější, protože „internet věcí“ znamená, že vestavěné systémy se stále více používají a jsou vzájemně silněji propojeny. Vzhledem k tomu, že každodenní zařízení, jako jsou pračky a ledničky, zahrnují konektivitu jako standardní funkci, hrozí, že internet věcí odhalí nové úrovně nezabezpečení, a jsou zapotřebí nové nápady, které pomohou zmařit malware a hackerské hrozby.

Závěr

Vestavěný software zvyšuje variabilitu, konfigurovatelnost, rozšiřitelnost a měnitelnost každodenních produktů a také umožňuje větší rozmanitost funkcí. V současné době je základní součástí mnoha věcí, které v každodenním životě považujeme za samozřejmost.

V budoucnu bude vestavěný software součástí všeho – vaší automatizované domácnosti, inteligentního automobilu, komunikační infrastruktury, lékařských přístrojů a implantátů a všudypřítomných řídicích systémů. Nové technologie související s energetikou zvýší účinnost přenosu elektrického proudu a poskytnou okamžité a účinné způsoby řešení energetických a klimatických požadavků.

Vestavěné systémy již nebudou definovány výpočetním hardwarem, který používají. Spíše budou navrženy tak, aby plnily jakoukoli funkci k dosažení mnohočetných a měnících se cílů, ať už na mikrokontroléru, mikroprocesoru, signálovém procesoru, biologické sestavě nebo jakémkoli jiném programovatelném logickém zařízení.

Čím kvalitnější život si přejeme, čím vyšší životní úroveň chceme zavést na celé planetě a čím více požadujeme bezpečnost a zabezpečení, tím více potřebujeme vestavěný software.

.