組み込みソフトウェアとは

「組み込みソフトウェアとは何か」というのは、よく聞かれる質問です。 ペースメーカー、携帯電話、家電製品、自動車、鉄道制御システム、人工衛星など、私たちを取り巻く世界や社会は、マイクロプロセッサをベースとしたシステムによって形作られ、支配されています。 マイクロプロセッサーがなければ、エネルギーも、水も、食料も供給されることはない。 ビジネスも輸送も不可能になる。 1108>

これらのシステムで実行されるソフトウェアは、組み込みソフトウェアと呼ばれています。 これは、機械や装置を制御するために書かれたハードウェアシステムに組み込まれるコンピュータソフトウェアである。 組み込みソフトウェアは、通常、実行する特定のハードウェア用に設計され、しばしば特定の機能を実行しますが、1 つのハードウェアが複数の組み込みソフトウェア プログラムを含んでいる場合もあります

回路基板とコンピューター チップを持つあらゆるテクノロジーは、おそらくその中に組み込みソフトウェアを持っていることでしょう。 例えば、自動車、電話、モデム、家電製品、玩具、セキュリティ システム、ペースメーカー、テレビ、セットトップ ボックス、デジタル時計などの電子機器には、メーカーが組み込みソフトウェアを組み込んでいます。 組み込みソフトウェアは非常にシンプルな場合もありますが、プロセス制御システム、軍事兵器、航空機などのアプリケーションでは非常に高度なものになることもあります。 組込みソフトウェアがこれらの専門分野以外の人々にも役立つように進化したのは、60 年代後半になってからです。

1970年代、Intel 8008 のような最初の統合マイクロコントローラー チップにより、組込みソフトウェアは急成長しました。 このシングルチップは、小さなコンピュータのように機能し、実世界のデータを読み取り、それを処理し、柔軟なソフトウェアプログラムによって制御された出力を生成することができました。 このチップを使えば、一つのプログラムを書き、それをチップにロードし、正しい入力を受けたらいつでもそのプログラムを実行させることができるようになったのだ。 1980 年代の終わりには、ほぼすべての民生用電子機器に何らかのマイクロコントローラー・チップが組み込まれていました。

その後、統合型マイクロコントローラーの製造コストは小銭にまで下がりました。 その結果、マイクロコントローラはほとんどすべての電子機器に搭載され、これらのチップには1つまたは複数の組み込みソフトウェアが搭載されています。 トースター、扇風機、子供のおもちゃなど、ほとんどの人がコンピューターがあるとは思わないようなものにも搭載されています。

組み込みソフトウェアの課題

組み込みソフトウェアは、自動車、ペースメーカー、産業オートメーション システムなど、より大きなハードウェア システムの一部であることが定義されています。 これらのシステムはリアルタイムで動作し、あらゆる状況下で指定時間内に設計された動作を生成しなければならないだけでなく、小さなメモリ空間、限られたデータ処理能力、または低い電力消費などの限られたリソースで動作しなければなりません。 また、組込みソフトウェアは、さまざまな環境の変化に対応する必要がある。 プロセッサーやセンサー、ハードウェア部品は時間とともに変化しますが、ソフトウェアはほとんど変わりません。 さらに、ソフトウェアには、移植性、自律性、柔軟性、適応性が求められます。

信頼性が最も重要です。 組込みシステムの予期せぬ動作は、その動作環境に深刻なダメージを与えかねない。 エンドユーザーは組み込みシステムに対して長期的な動作を要求するため、組み込みソフトウェアは何十年もの間、サービスなしで動作しなければなりません。 組込みソフトウェアの開発におけるライフサイクルは、高品質、強力なエンジニアリングおよび管理プロセスを要求する標準によって管理されています。 また、最新技術の活用により、組込みソフトウェア技術者に求められる技術的な専門知識やプロフェッショナリズムも強く求められています。 1108>

「モノのインターネット」によって、組み込みシステムがより広く使用され、互いに高度に相互接続されるようになるにつれ、セキュリティはより重要になってきています。 洗濯機や冷蔵庫などの日常的なデバイスが接続性を標準機能として含むように、「モノのインターネット」は新たなレベルのセキュリティを露呈する危険性があり、マルウェアやハッキングの脅威を阻止するための新しいアイデアが必要です。

結論

組み込みソフトウェアにより、日常製品の可変性や構成性、拡張性、変更性が高まり、より多彩な機能を実現することも可能になります。

将来、組み込みソフトウェアは、自動化された家庭、インテリジェントな自動車、通信インフラ、医療機器やインプラント、ユビキタス制御システムなど、あらゆるものに組み込まれるようになるでしょう。 新しいエネルギー関連テクノロジーは、電流の伝達効率を向上させ、エネルギーおよび気候の需要に対処するための即時かつ効果的な方法を提供します。

組み込みシステムは、使用するコンピューティング ハードウェアによってもはや定義されることはないでしょう。 むしろ、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、シグナル プロセッサー、生物学的アセンブリ、またはその他のプログラマブル ロジック デバイスであろうと、複数の、変化する目的を達成するために、あらゆる機能を行うように設計されるだろう。