産業用組み込みコンピュータの階層化

組み込みシステムは、ハードウェア層、ドライバー層、オペレーティング システム層、アプリケーション層の 4 つの層に分かれています。
1. ハードウェア層は、組み込みシステム全体の基盤です。マイクロコントローラとインターフェースに精通しており、C とアセンブリ言語でプログラミングできる場合は、組み込みシステムのハードウェア層から始めるのは比較的簡単です。ハードウェア層は、ドライバー層の基礎でもあります。優秀なドライバーエンジニアは、ハードウェア回路図を理解し、CPLD ロジック設計を自分で完成させる必要があります。同時に、オペレーティングシステムカーネルとそのスケジューリングにも精通している必要があります。ただし、ハードウェアプラットフォームは基盤であり、付加価値はソフトウェアに依存します。
ハードウェア層は、電子工学、通信、自動化、メカトロニクス、情報工学を専攻する人に適しています。習得する必要がある専門的な基礎知識には、マイクロコントローラの原理とインターフェース技術、マイクロコンピュータの原理とインターフェース技術、C言語が含まれます。
2. ドライバー層。この部分はより困難です。ドライバーエンジニアは、回路図を理解できるだけでなく、オペレーティングシステムカーネルに精通している必要があります。そうしないと、システムが呼び出されたときに、自分が書いたドライバーがオペレーティングシステムのタイムスライスを独占し、他のタスクが移動できなくなることがあります。彼らはオペレーティングシステムカーネルのアーキテクチャとリアルタイムスケジューリングを理解しておらず、優れたドライバーの書き方を持っていません。ほとんどの本に記載されているドライバーの追加方法によると、多くの人がそれを実行できますが、ジュニアドライバーエンジニアのレベルにさえ達していない可能性があります。このように、アプリケーションが呼び出されたときに書かれたドライバーは、Windowsでプログラムを開いて実行し、次に別のプログラムを開いて、前のプログラムを中断するか、後で開いたプログラムを実行する前にしばらく待つようなものです。3〜4年の基礎とオペレーティングシステムカーネルに関するいくつかの研究なしで優れたドライバーになりたい場合、成功するのは簡単ではありませんが、その給与は組み込みシステムの4つの層の中で最も高くなります。
ドライバー層は、電子工学、通信、自動化、メカトロニクス、情報工学、特にコンピューターアーキテクチャを専攻する人に適しています。ハードウェア層の基本的な分野に加えて、データ構造とアルゴリズム、オペレーティングシステムの原則、コンパイルの原則にも非常に精通している必要があります。
3. オペレーティングシステム層。現在、オペレーティングシステム層は単純な移植としか言えません。オペレーティングシステムを書いたことがある人はほとんどいません。または、欠けている部分があるオペレーティングシステムを書いたことがあります。この作業のほとんどはドライバーエンジニアによって行われます。オペレーティングシステムは、システムタスクのデバッグ、ディスクとファイルの管理を担当し、組み込みシステムのリアルタイムパフォーマンスが非常に重要です。マイクロソフトのXPオペレーティングシステムを完成させるのに300人が2年かかり、合計600人年かかったと言われています。中国科学院ソフトウェア研究所のNuwaHopenオペレーティングシステムを完成させるのに数百人年かかったと推定されています。したがって、この部分の作業は比較的意味がありません。
4. アプリケーション層。比較的簡単です。Windows でプログラミング インターフェイス関数を呼び出す方法を知っていれば、コンパイルと開発環境はオペレーティング システムでそれに応じて変わるだけです。Java プログラミングが含まれる場合も同様です。組み込みシステムに含まれるアルゴリズムは、アルゴリズムの専門家が担当しており、組み込みシステムの範囲に帰属させる必要はありません。ただし、組み込みシステムでの組み込みデータベース、組み込みシステムに基づくネットワーク プログラミング、特定のアプリケーション レベル (SIP、H.323、Astrisk など) に基づくプロトコル アプリケーション開発が含まれる場合は、より複雑で困難です。