Embedded Systeme
Embedded Systeme – Die Grundlagen
Als Unternehmen haben wir uns seit vielen Jahren auf eingebettete Systeme spezialisiert. Heute möchten wir Euch diese Technologie etwas näher bringen und die Grundlagen hierzu erläutern.
Embedded Systeme sind kleinste bis mittelgroße Rechnersysteme, welche sich durch ihre Integration in einen größeren technischen Kontext auszeichnen. Hierzu werden sie auf ihre Aufgabe maßgeschneidert entwickelt und implementiert. Im Allgemeinen bestehen eingebettete Systeme aus Software und einem Mikrocontroller oder Rechner, auf welchem diese ausgeführt wird. Die Komplexität eines embedded Systems kann hierbei von einfachen Temperaturüberwachungen einzelner Bauteile bis hin zur Steuerung von Benutzeroberflächen und ganzen Produkten reichen.
Embedded Systeme sind so konzipiert, dass sie über exakt die Hardware und Software verfügen, die benötigt wird die geplante Aufgabe schnell und zuverlässig zu erledigen. Diese zielgerichtete Entwicklung macht sie zu effizienten Systemen, da schon bei der Entwicklung eines Produktes darauf geachtet werden kann, keine unnötigen Ressourcen zu verschwenden.
Die Geschichte
Eins der ersten embedded Systemen, welches entwickelt wurde, war das Navigationssystem der Minuteman-Raketen. Der erste Teststart einer solchen Rakete erfolge 1959. Zwei Jahre später begann die Entwicklung eines weiteren bahnbrechenden embedded Systems, in Form des „Apollo Guidance Computer“. Dieser war, wie der Name es nahelegt, das Navigationssystem für die Apollo-Missionen der NASA. Er war konzipiert, um in Echtzeit sämtliche verfügbaren Flugdaten der Rakete zu sammeln und zusammen zu fassen, und daraufhin die Flugbahn bei erkannten Abweichungen automatisch zu korrigieren. In den folgenden Jahren sanken die Preise für alle notwendigen Komponenten zur Entwicklung eines eingebetteten Systems stark, was diese für immer mehr Produkte des breiten Marktes attraktiv machte. Heute sind embedded Systems aus vielen Alltagsprodukten nicht mehr wegzudenken.
Interessiert? Dann schaut Euch doch mal die Dokumentation zum „Apollo Guidance Computer“ an:
Wofür werden embedded Systeme verwendet?
Heute stecken in nahezu allen elektronisch betriebenen Geräten eingebettete Systeme. Selbstverständlich finden sie weiterhin Verwendung in ihrem ursprünglichen Einsatzbereich, der Luft- und Raumfahrt. Sie haben inzwischen aber auch Einzug in Produktionsstraßen der Industrie gehalten, wo sie heute von großer Relevanz für eine reibungslose Funktion sind . Doch auch im Alltag sind sie inzwischen weit verbreitet. Ein modernes Smartphone verfügt heute über viele einzelne eingebettete Systeme. Ein gutes Beispiel hierfür ist neben der eigentlichen CPU die Handykamera oder Wifi und Bluetooth Interfaces. Sogar Geräte wie Kaffeemaschinen oder intelligenten Wasserkocher sind heute auf eingebettete Systeme angewiesen, um je nach gewähltem Programm die Arbeitsabläufe zu steuern oder die Heizfunktion bei erreichter Temperatur abzuschalten.
Vor- und Nachteile
Der größte Vorteil am Einsatz von embedded Systemen ist es, dass diese Aufgrund ihrer aufgabenspezifischen Entwicklung meist die effizienteste Lösung für ein bestehendes Problem darstellen. Außerdem sind diese Systeme hochflexibel, so kann durch späteres Updaten der Software die Funktionsweise von Produkten nahezu beliebig verändert und verbessert werden, sofern die verbaute Hardware dies zulässt. Während die immer günstiger werdenden Bauteile, welche für ein solches System benötigt werden, die Hürde senkt, eingebettete Systeme sinnvoll einzusetzen bringt dies auch Nachteile mit sich. Insbesondere Produkte, welche stark darauf ausgelegt sind, so kostensparend wie möglich produziert zu werden, bringen so durch schnell geschriebene Software und fehlende Updates Sicherheitslücken mit sich. Das heißt, während embedded Systeme viele Produkte angenehmer zu nutzen machen, bringen sie auch mehr qualitativ minderwertige Produkte auf den Markt. Natürlich ist das kein allgemeines Problem aller eingebetteten Systeme und für uns ist dies natürlich eine Motivation nicht nur die Software zu schreiben, sondern diese auch über den Lebenszyklus des Produktes hinweg zu pflegen und zu verbessern.
Die Zukunft eingebetteter Systeme
Aktuelle Studien gehen von einem Wachstum des Marktes für embedded Systeme von fast 60% in den nächsten 10 Jahren aus*. Als Entwickler solcher Systeme fällt uns schon seit längerer Zeit auf, dass mit der zunehmenden Technologisierung des Alltags, eingebettete Systeme in immer mehr Kontexten verwendet werden. Besonders die Kommunikation mehrerer Systeme untereinander wird immer wichtiger. Hierzu schreiben wir mehr in einem Artikel zum „Internet of Things“, welcher nächste Woche hier veröffentlicht wird.