Gömülü Sistem Nedir?

Çamaşır makinesi, buzdolabı, yazıcılar gibi günlük yaşantıda sıklıkla kullanılan eşyaların sahip oldukları fonksiyonları verilen ufak komutlar ile gerçekleştiren sisteme gömülü sistem denir.Günlük yaşantıda bazılarının araç, bazılarının da amaç olarak görüp kullandığı ve de teknolojinin beyni durumundaki komutla fonksiyonel hâle gelme işlemi gömülü sitemdir. Bu yapı, içinde bulunduğu sistemin yönetim görevini üstlenerek onu akıllı hâle getiren, donanım ile yazılım alt birimlerinden oluşur. Kullanıcıyı ortadan kaldırmak ve tek amacı belirlenen görevleri tamamlayıp yerine getirmek olan entegre sistemlere denir. Bu sistemleri hayatımızın her alanında görebiliriz. Buna en yakın örnek olarak çamaşır makinelerinden tutup da mutfakta kullanılan mikrodalga fırınlara kadar hemen her çeşit teknolojik ürünü gösterebiliriz. 

Bu yazılımların bilgisayarlardaki yazılımlardan farkı, sadece bir görevi yerine getirmesidir ve kullanıcı ile dolaylı yoldan etkileşim içinde olmasıdır. Günlük yaşantı içinde kullanılan eşyaların hemen hepsinde görmek mümkündür. Kişisel bilgisayarlar, yazıcılar, tarayıcılar, hesap makineleri, cep telefonları, televizyonlar, bulaşık makineleri, elektronik oyuncaklar…

Bu eşyalarda görülen işlevsellik incelenecek olursa, örneğin tarayıcılar; sadece bir işlevsel fonksiyona sahiplerdir. Bir belge, tarayıcı aracılığı ile elektronik ortama taşınır. Gömülü sistemler, belirli fonksiyonları yerine getirmek adına tasarlanan yazılım ve donanım kombinasyonlarıdır.

Bu sistemler genel olarak daha da büyük bir sistem içinde “gömülü” hâlde çalışırlar. Örneğin; bir buzdolabında ya da çamaşır makinesinde pek çok mekanik bölümle birlikte bütün bu bölümleri kontrol eden 1 ya da birden çok mikrodenetleyici tabanında sistem vardır. Bu sistemler, kullanılan cihazların akıllı olmalarını sağlar, beyin vazifesi görür. Örneğin; buzdolabının kapağı açıldığında ışığının yanıyor olması söz konusu beyin vazifesini gören birim aracılığı ile olan bir işlemdir.

Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici Nedir?

Oldukça geniş bir başlık olmasına rağmen konu ile ilgili olduğundan dolayı kısa bir şekilde tanımlamış olalım.

Mikroişlemci: CPU yani ana işlem biriminin fonksiyonlarını sadece bir yarı iletken tümleşik devre içinde (IC) birleştiren ve programlanabilir sayısal bir elektronik bileşendir. Kısacası beyin diyebiliriz.

Mikrodenetleyici: Mikrodenetleyici ise chip yani silikon bir yonga üzerinde birleştirilen bir mikroişlemci (microprosesor), memory yani bellek, lojik yani sayısal giriş ve çıkışlar (I/O) ile gereken tüm diğer çevre birimlerini (sayaçlar, zamanlayıcılar, analogtan sayısala çeviriciler, kesiciler) bulunduran mikrobilgisayarlardır diyebiliriz.

Gömülü Sistemlerin Tasarımı

Gömülü sistemlerin tasarım ekibi içinde yazılımcılar ve donanımcılar birlikte çalışmalılardır. Çünkü daha önce de yazıda belirttiğimiz gibi gömülü sistemler iki ana bölüme ayrılırlar: donanım ve yazılım olarak. Bu noktada yazılım ve donanım bileşenleri birbirleri ile sıkıca bağlı olduklarından dolayı bütünlük sağlanması açısından birlikte çalışma alanları söz konusudur. Gömülü yazılımlardaki karmaşıklık arttıkça ve aynı anda yapılması gereken işlemlerin sayıları arttığından dolayı değişik yapılara gerek duyulur.

Bu noktada gömülü sistemler için “multi-disipliner” alan denilebilir. Bu alanda olan mühendislerin yazılım, donanım, kontrol sistemleri vb. pek çok alanda bilgi sahibi olmaları gerekir. 

Gömülü sistemler, uzun yıllar hatasız olarak çalışacağı varsayılan donanımlar içinde yer alır. Bu sebeple gömülü sistemlerin içinde yer alan yazılımlar, kişisel bilgisayarlar içinde olanlardan daha da dikkatli olarak geliştirilir ve test edilir.

Birçok gömülü sistem içinde; anahtar ya da buton, disket sürücü gibi mekanik parçaların kullanılmasına sakınca ile bakılır çünkü bu tür parçalar flash bellek gibi statik parçalara nazaran daha az güvenilir bir şekildedir. Tasarımcılar, hataları gösteriyor olması nedeni ile genel olarak LED kullanımı önerirler.

Gömülü sistem tasarımının gereksinimleri şu şekildedir:

• Bellek
• İşlem Gücü
• Birim Üretim Hacmi
• Geliştirme Maliyeti
• Güvenilirlik
• Beklenilen Yaşam Süresi

Gömülü Sistemin Kritik Kullanım Alanları

Günlük yaşamda kullanılan eşyaların yanı sıra fren sistemleri (abs), hava savunma sistemleri ve tıbbi ekipmanlarda da kullanılmakta olan gömülü sistemler zaman zaman kritik görevleri yerine getirirler. Burada olabilmesi muhtemel hatalar büyük boyutta can kayıpları ile mal kayıplarına sebep olabilir. Bu taraftan bakılınca gömülü sistemlerin hataları tolere edebilen ve güvenilir sistemler olması çok önemlidir. 

Bir oyuncağın ya da buzdolabının içindeki gömülü sistemde zaman zaman hata olması fazla sorun oluşturmaz ancak bir uçaktaki otomatik pilot sisteminde meydana gelen hata pek çok insanın hayatını tehlikeye atar.