EMBEDDED SOFTWARE
POIN PEMBELAJARAN :1. Embedded systems design o Definisi
o Contoh embedded software o Kelebihan dan kekurangan 2. Architectural patterns
3. Timing analysis
4. Real-time operating systems
EMBEDDED SYSTEMS
Embedded systems atau Sistem Embedded adalah kombinasi perangkat keras dan perangkat lunak komputer, baik dengan kemampuan tetap atau dapat diprogram, yang dirancang untuk fungsi tertentu atau fungsi dalam sistem yang lebih besar.
Secara umum, Pengertian Sistem Embedded adalah sistem komputasi, tetapi sistem Embedded bervariasi dari tidak memiliki antarmuka pengguna (UI) – misalnya, pada perangkat di mana sistem dirancang untuk melakukan tugas tunggal – hingga antarmuka pengguna grafis (GUI) yang kompleks, seperti di perangkat seluler. Antarmuka pengguna dapat mencakup tombol, LED, sensor layar sentuh, dan lainnya. Beberapa sistem juga menggunakan antarmuka pengguna jarak jauh.
Contoh :
Mesin industri, perangkat industri pertanian, mobil, peralatan medis, kamera, peralatan rumah tangga, pesawat terbang, mesin penjual otomatis dan mainan, serta perangkat seluler, merupakan contoh yang memungkinkan untuk penerapan sistem Embedded.
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
KELEBIHAN KEKURANGAN
Mudah Disesuaikan Upaya pengembangan tinggi Konsumsi daya rendah Waktu yang lebih besar untuk
memasarkan Biaya rendah
Gambar : lampu lalu lintas
Lampu lalu lintas merupakan salah satu contoh penerapan dari sistem embedded karena hanya memiliki fungsi sebagai petunjuk berhenti dan berjalan untuk kendaraan di jalan raya. Dengan komposisi lampu merah yang mendakan kendaraan harus berhenti, lampu hijau menandakan kendaraan harus berjalan dan lampu kuning yang menandakan kendaraan dapat berjalan terus namun harus berhati-hati atau bersiap dari keadaan lampu merah menuju hijau.
KOMPONEN SISTEM EMBEDDED
1. Memiliki Hardware.
2. Memiliki Software dan Firmware.
3. Memiliki sistem operasi waktu nyata atau Realtime Operating system (RTOS) yang mengawasi perangkat lunak aplikasi dan menyediakan mekanisme untuk membiarkan prosesor menjalankan proses sesuai penjadwalan dengan mengikuti rencana untuk mengontrol latensi. RTOS mendefinisikan cara sistem bekerja. RTOS menetapkan aturan selama pelaksanaan program aplikasi. Sistem Embedded skala kecil mungkin tidak memiliki RTOS.
Sistem embedded dapat diklasifikasikan berdasarkan fungsi dan performansinya yaitu sebagai berikut :
1. Sistem Embedded berdiri sendiri (Stand Alone)
Sistem embedded yang termasuk kategori ini dapat bekerja sendiri. Sistem embedded ini dapat menerima input digital atau analog, melakukan kalibrasi, konversi, pemprosesan data serta menghasilkan output data ke periperal output misalnya display LCD. Contoh alat yang termasuk kategori ini adalah konsol video game, MP3 player, kamera digital.
2. Sistem Embedded Real-Time
Sistem dapat dikategorikan sebagai real-time jika waktu respon merupakan hal yang sangat penting. Beberapa tugas tertentu harus dilakukan pada periode waktu yang spesifik. Ada 2 tipe sistem embedded real time yaitu sistem embedded hard real time dan soft real-time.
3. Sistem Embedded Hard Real-Time
Untuk sistem embedded ini, pengerjaan operasi melebihi waktu yang ditentukan dapat menyebabkan terjadinya kegagalan yang fatal dan menyebabkan kerusakan pada alat. Batas waktu respon untuk sistem ini sangatlah kritis yaitu dalam milidetik bahkan lebih singkat lagi. Contohnya penyelesaian operasi yang tidak sesuai waktunya pada sistem embedded kontrol rudal dapat menyebabkan bencana. Sistem embedded ini juga dapat ditemui pada kehidupan sehari-hari misalnya pada sistem kontrol kantong udara pada mobil. Waktu tunda pada sistem ini dapat mengancam keselamatan pengendara mobil karena kecelakaan biasanya terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Sistem embedded harus dapat bekerja dengan batas waktu yang sangat tepat. Pemilihan chip dan RTOS sangatlah penting pada sistem embedded hard real-time ini.
4. Sistem Embedded Soft Real-Time
Pada beberapa sistem embedded lainnya keterlambatan waktu respon dapat ditoleransi pada batas tertentu. Pelanggaran batas waktu dapat menyebabkan performansi menurun namun sistem dapat tetap beroperasi. Contoh alat pada kategori ini adalah mikrowave dan mesin cuci. Walaupun ada batas waktu untuk setiap operasinya namun keterlambatan yang dapat ditoleransi dapat dalam hitungan detik bukan milidetik.
5. Networked Embedded Systems
Sistem embedded jaringan menghubungkan jaringan dengan interface jaringan ke sumber akses. Jaringan yang dihubungkan bisa jadi Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN) atau internet. Sambungan dapat menggunakan kabel atau nirkabel. Networked embedded system dapat dikategorikan berdasarkan sambungannya tersebut. Namun dalam banyak sistem, penggunaan kabel maupun nirkabel dalam sistem embedded sering dilakukan. Contoh dari LAN networked embedded system adalah sistem pengamanan rumah dimana semua sensor (misalnya pendeteksi gerak, sensor tekanan, sensor cahaya ataupun sensor asap) semua terhubung melalui kabel dan dijalankan dengan protokol TCP/IP. Sistem pengamanan rumah dapat diintegrasikan dengan jaringan sistem pengamanan rumah dengan tambahan jaringan kamera yang dijalankan dengan protokol HTTP. Jadi semua sistem embedded dapat dikategorikan seperti klasifikasi sebelumnya namun pembagiannya tidak mutlak. Subsistem dari sistem embedded jaringan dapat real-time ataupun non real-time. Sistem real-time dapat berdiri sendiri atau terhubung dengan jaringan.
STRUKTUR DASAR SISTEM EMBEDDED
arsitektur sistem embedded
1. Sensor: Alat ini mengukur kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh pengamat atau oleh instrumen elektronik seperti konverter A2D. Sensor menyimpan jumlah yang diukur ke memori.
2. A-D Converter: Konverter analog-ke-digital mengubah sinyal analog yang dikirim oleh sensor menjadi sinyal digital.
3. Processor & ASICs: Prosesor memproses data untuk mengukur output dan menyimpannya ke memori.
4. D-A Converter: Konverter digital ke analog mengubah data digital yang diumpankan oleh prosesor ke data analog
5. Aktuator: Aktuator membandingkan output yang diberikan oleh Konverter D-A dengan output aktual yang diharapkan yang tersimpan di dalamnya dan
menyimpan output yang disetujui.
ARCHITECTURAL PATTERNS
1. Observe and React, Pola ini digunakan ketika satu set sensor secara rutin dipantau dan ditampilkan. Ketika sensor menunjukkan bahwa beberapa peristiwa telah terjadi (misalnya, panggilan masuk di ponsel), sistem bereaksi dengan memulai proses.
2. Environmental Control, Pola ini digunakan ketika sistem termasuk sensor, yang memberikan informasi tentang lingkungan dan aktuator yang dapat mengubah lingkungan. Dalam menanggapi perubahan lingkungan terdeteksi oleh sensor, sinyal kontrol dikirim ke aktuator sistem.
3. Process Pipeline, Pola ini digunakan ketika data harus diubah dari satu representasi yang lain sebelum dapat diproses. transformasi diimplementasikan sebagai urutan langkah-langkah pengolahan, yang dapat dilakukan secara bersamaan. Hal ini memungkinkan untuk pengolahan data yang sangat cepat, karena inti atau prosesor yang terpisah dapat mengeksekusi setiap transformasi.
1. Deadlines, waktu dimana stimulus harus diproses dari beberapa respon yang dihasilkan oleh sistem. Jika sistem tidak memenuhi tenggat waktu, ini adalah kegagalan sistem; dalam sistem soft real-time.
2. Frequency, Jumlah berapa kali per detik bahwa proses harus mengeksekusi sehingga Anda yakin bahwa selalu dapat memenuhi tenggat waktu tersebut. 3. Executin Time, Waktu yang diperlukan untuk memproses stimulus dan
menghasilkan tanggapan.
REAL-TIME OPERATING SYSTEM
1. A real time clock, yang menyediakan informasi yang diperlukan untuk jadwal proses berkala.
2. Interrupt handler, yang mengelola permintaan aperiodik untuk layanan. 3. Scheduller, yang bertanggung jawab untuk memeriksa proses yang dapat
dieksekusi dan memilih salah satu dari ini untuk eksekusi.
4. Resource Manager, yang mengalokasikan memori yang sesuai dan prosesor sumber daya untuk proses yang telah dijadwalkan untuk eksekusi.
5. Dispatcher, yang bertanggung jawab untuk memulai pelaksanaan proses
ASPEK YANG MEMBEDAKAN EMBEDDED SYSTEM DARI SISTEM LAIN
1. 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.
2. 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-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.
3. 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.
4. Constraint energi
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.
Sumber :
https://adalah.net/pengertian-sistem-embedded/
http://proyeksoftware.blogspot.com/2016/10/embedded-software.html http://kera-teknik.blogspot.com/p/embedded-software.html
