طبقات أجهزة الكمبيوتر الصناعية المضمنة

تنقسم الأنظمة المضمنة إلى 4 طبقات: طبقة الأجهزة، وطبقة برنامج التشغيل، وطبقة نظام التشغيل، وطبقة التطبيق.
1. طبقة الأجهزة هي الأساس للنظام المضمن بالكامل. إذا كنت على دراية بالميكروكنترولر والواجهة، ويمكنك البرمجة بلغة C ولغة التجميع، فمن السهل نسبيًا البدء من طبقة الأجهزة للنظام المضمن. تعد طبقة الأجهزة أيضًا أساس طبقة التشغيل. يجب أن يكون مهندس التشغيل الممتاز قادرًا على فهم مخطط الدائرة المادية وإكمال تصميم منطق CPLD بنفسه. في الوقت نفسه، يجب أن يكون على دراية بنواة نظام التشغيل وجدولته. لكن منصة الأجهزة هي الأساس، والقيمة المضافة تعتمد على البرنامج.
تعتبر طبقة الأجهزة أكثر ملاءمة للأشخاص المتخصصين في الإلكترونيات والاتصالات والأتمتة والميكاترونيات وهندسة المعلومات. تشمل المعرفة الأساسية المهنية التي يجب إتقانها مبادئ المتحكم الدقيق وتكنولوجيا الواجهة ومبادئ الكمبيوتر الدقيق وتكنولوجيا الواجهة ولغة C.
2. طبقة السائق. هذا الجزء أكثر صعوبة. يجب ألا يكون مهندسو السائق قادرين على فهم مخططات الدوائر فحسب، بل يجب أن يكونوا أيضًا بارعين جدًا في نواة نظام التشغيل، بحيث لا يحتكر السائق الذي يكتبونه شريحة وقت نظام التشغيل عندما يستدعي النظام، مما يتسبب في عدم قدرة المهام الأخرى على التحرك. إنهم لا يفهمون بنية نواة نظام التشغيل والجدولة في الوقت الفعلي، ولا يتمتعون بأسلوب جيد في كتابة السائق. وفقًا لطريقة إضافة السائقين المذكورة في معظم الكتب، يمكن للعديد من الأشخاص القيام بذلك، لكنهم قد لا يصلون حتى إلى مستوى مهندس السائق المبتدئ. بهذه الطريقة، يكون السائق المكتوب عند استدعاء التطبيق مثل عندما نفتح برنامجًا في Windows ونشغله، ثم نفتح برنامجًا آخر، إما أن يقاطع البرنامج السابق أو ينتظر لفترة قبل تشغيل البرنامج الذي تم فتحه لاحقًا. إذا كنت تريد أن تكون سائقًا جيدًا دون ثلاث أو أربع سنوات من التأسيس وقليل من الدراسات على نواة نظام التشغيل، فليس من السهل النجاح، لكن راتبه هو الأعلى بين الطبقات الأربع للأنظمة المضمنة.
تعتبر طبقة التشغيل أكثر ملاءمة للأشخاص المتخصصين في الإلكترونيات والاتصالات والأتمتة والميكاترونيات وهندسة المعلومات، وخاصة المتخصصين في هندسة الكمبيوتر. بالإضافة إلى التخصصات الأساسية لطبقة الأجهزة، يجب أن يكونوا أيضًا على دراية كبيرة بهياكل البيانات والخوارزميات ومبادئ نظام التشغيل ومبادئ التجميع.
3. طبقة نظام التشغيل. في الوقت الحالي، لا يمكن القول إلا أن طبقة نظام التشغيل عبارة عن عملية زرع بسيطة. قليل من الناس كتبوا أنظمة تشغيل، أو كتبوا أنظمة تشغيل بأجزاء مفقودة. يتم تنفيذ معظم هذا العمل من قبل مهندسي برامج التشغيل. نظام التشغيل مسؤول عن تصحيح أخطاء مهام النظام وإدارة الأقراص والملفات، كما أن الأداء في الوقت الفعلي للأنظمة المضمنة مهم للغاية. يقال إن الأمر استغرق من Microsoft 300 شخص عامين لإكمال نظام التشغيل XP، بإجمالي 600 عام عمل. ويقدر أن الأمر استغرق مئات الأعوام من العمل لإكمال نظام التشغيل Nuwa Hopen التابع لمعهد البرمجيات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم. لذلك، فإن هذا الجزء من العمل لا معنى له نسبيًا.
4. طبقة التطبيق. إنها سهلة نسبيًا. إذا كنت تعرف كيفية استدعاء وظائف واجهة البرمجة في نظام التشغيل Windows، فلن تتغير بيئة التجميع والتطوير إلا وفقًا لذلك في ظل نظام التشغيل. وينطبق الشيء نفسه إذا كان الأمر يتعلق ببرمجة Java. يتم التعامل مع الخوارزميات المشاركة في الأنظمة المضمنة بواسطة أشخاص محترفين في الخوارزميات، ولا يتعين نسبها إلى نطاق الأنظمة المضمنة. ومع ذلك، إذا كان الأمر يتعلق بقواعد البيانات المضمنة في الأنظمة المضمنة، وبرمجة الشبكة القائمة على الأنظمة المضمنة، وتطوير تطبيقات البروتوكول القائمة على مستويات تطبيق معينة (مثل القائمة على SIP وH.323 وAstrisk)، فإن الأمر أكثر تعقيدًا وصعوبة.