임베디드 시스템(Embedded System) 기본적인 구현

기본적으로 공조 설계

# HW

제품 크기, 가격, 요구 조건이 계획된 수준에 적합하다면 M/B, 주변 장치를 사용하는 범용 컴퓨터 사용도 고려할 수 있어 OS를 사용하지 않거나 혹은 운영체제 없이 펌웨어로도 충분히 구현 가능하기 때문에 개발시간 절약 가능.

- 전용 보드 설계 + ASSP(Application Specific Standard Product;표준화된 전용 디바이스) + 전용 IC(Integrated Circuit;집적 회로) 개발

조건에 충족하는 제품들이 없는 경우에 사용하며, 특정 기능을 전용 IC(ASIC, Application Specific Integrated Circuit;필요한 부분에 맞춰 제조사에 직접 의뢰해 제작한 IC)으로 구현해 추가해 설계에 있어 많은 투자가 필요하지만 최고의 성능 보장

- SoC + ASSP

SoC 내에 CPU, ASIC을 구현 가능한 프로그래머블 디바이스가 있어서 여러 칩으로 구현한 시스템에 비해 신뢰성을 확보할 수 있고, 소비 전력을 낮출 수는 있지만 비용이 따름. SoC에 포함시킬 수 없는 부분에 대해서는 별도의 ASSP 추가.

# SW

- 펌웨어(Firmware) 기반

HW 관리 간단하고 Application이 여러 작업을 동시에 처리하지 않고 순차 실행 시 OS 없이 간단한 초기화 및 응용 프로그램으로 SW 완성하는 방식을 펌웨어 방식이라 함.

- OS 기반

HW 관리가 복잡하고, Application에서 여러 작업을 동시에 처리하는 멀티 태스킹이 필요할 때는 이 방법이 효과적임.

# 공조설계

- 임베디드 시스템에서 사전 예측 작업(시스템 실행속도, 사용 메모리, 소비 전력, 유연성 파악)을 바탕으로 구현 방법을 결정. 기능 블럭별로 분리해 HW, SW 구분 결정

- HW(ASSP, ASIC)

시장에 이미 ASSP로 나온 경우 구매해 사용하고, ASSP가 없을 경우에는 ASIC 개발.

- SW(프로그래밍 언어, 프로세서와 컴파일러 OS 특성 및 디버깅 비용을 고려한 최적화 프로그래밍)

OS

설계 시스템의 기능이 복잡하고 전통적인 순차 방식에서 한계를 보이는 경우, 멀티 태스킹이 필요한 경우에는 OS를 사용하며, 32 bit 프로세서를 사용한 시스템 구현 시에는 대부분 OS를 사용하며, 직접 개발, 상용 OS, 오픈 소스 OS를 적합한 용도로 사용.

SoC(System-on-Chip)

마이크로프로세서, 메모리, 주변 장치를 하나의 칩으로 구현한 IC로, 단일 칩으로 구성된 임베디드 시스템으로 볼 수 있으며, 이를 통해서 성능 향상, 소비전력 절약, 외부잡음 차단, 제품 크기 축소의 효과를 볼 수 있으나, 하나의 칩을 집적화하기 위해서 고도의 기술력을 요하며 시스템 완성 후 디버깅도 어렵다는 단점을 고려해야 함.

설계공간

주어진 설계 조건에 따라 설계 사양에 맞는 다양한 형태의 설계들이 형성되는 공간.

설계가 반복되면 공간이 확장되고, 최적의 설계를 찾기 위한 탐색 공간이 확장. 최적 설계 선택 기회의 폭이 넓어짐.

설계 시간과 비용이 늘어날 수록 설계공간 탐색에 제한이 있음. 설계 초기에 설계 비용 예측 프로그램 활용을 통한 설계 비용 및 시간을 낮추면 설계공간 탐색 범위가 확장됨에 따라 최적의 결과를 얻을 기회가 많아짐.

비용함수

설계공간 탐색 시, 시스템 설게의 목표에 따라서 설계 사례를 평가하며, 평가 요소에 평가 요소 별 가중치를 고려해 비용을 산정하고, 산정된 비용이 최소비용인 경우를 최적의 설계로 간주.