임베디드 시스템(Embedded system)

임베디드 시스템은 더 큰 기계 또는 전기 시스템 내에서 전용 기능을 가진 컨트롤러로, 종종 실시간 컴퓨팅 제약이 있는 임베디드 시스템은 오늘날 일반적으로 사용되는 많은 기기를 제어한다. 현대의 임베디드 시스템은 종종 마이크로컨트롤러를 기반으로 하지만, 일반 마이크로프로세서 또한 흔하며, 특히 더 복잡한 시스템에서는 더욱 그러하다. 어느 경우든, 사용되는 프로세서는 일반적인 목적에서 특정 등급의 계산에 특화된 형태에 이르는 유형일 수 있으며, 심지어는 당면한 애플리케이션을 위해 설계된 사용자 정의 유형일 수도 있다. 임베디드 시스템은 특정 업무를 전담하기 때문에 설계 엔지니어는 이를 최적화하여 제품의 크기와 비용을 줄이고 신뢰성과 성능을 높일 수 있다. 일부 임베디드 시스템은 대량 생산되어 규모의 경제에서 이익을 얻는다. 복잡성은 단일 마이크로컨트롤러 칩으로 낮은 수준에서 여러 장치, 주변장치 및 네트워크를 대형 장비 랙에 장착하여 매우 높은 수준으로 변화한다. 임베디드 시스템은 일반적으로 소비자, 산업용, 자동차용, 의료용, 상업용 및 군사용 애플리케이션에서 발견된다.

통신 시스템은 네트워크용 전화 스위치에서 최종 사용자의 휴대폰에 이르기까지 수많은 임베디드 시스템을 채택하고 있다. 컴퓨터 네트워킹은 데이터를 라우팅하기 위해 전용 라우터와 네트워크 브리지를 사용한다. 첨단 HVAC 시스템은 낮과 계절에 따라 변할 수 있는 온도를 더 정확하고 효율적으로 제어하기 위해 네트워크로 연결된 온도조절장치를 사용한다.  비행에서 자동차까지의 운송 시스템은 점점 더 임베디드 시스템을 사용한다. 새로운 비행기에는 상당한 안전 요구사항도 있는 관성 유도 시스템과 GPS 수신기와 같은 첨단 항전 장치가 포함되어 있다. 다양한 전기 모터는 전기/전자 모터 제어기를 사용한다. 의료기기는 활력징후 모니터링을 위한 임베디드 시스템, 소리 증폭을 위한 전자 스테토스코프, 비침습적 내부 검사에 대한 다양한 의료 영상을 사용한다. 의료 장비 내의 임베디드 시스템은 종종 산업용 컴퓨터에 의해 구동된다.

임베디드 시스템은 해킹으로부터 격리될 수 있으므로, 온칩 셀룰러 또는 IoT 감시 및 제어 목적을 위한 다른 방법을 통해 유선 또는 무선 네트워크에 연결되지 않는 한, 보다 신뢰할 수 있는 운송, 화재 안전, 안전 및 보안, 의료 애플리케이션 및 생명 중요 시스템에 사용된다. 화재 안전을 위해, 시스템은 더 높은 온도를 처리하고 계속 작동하도록 설계될 수 있다. 보안을 처리할 때, 임베디드 시스템은 자급자족할 수 있고 절단된 전기 및 통신 시스템을 다룰 수 있다.


사용자 인터페이스
일부 시스템은 직렬 또는 네트워크 연결의 도움으로 원격으로 사용자 인터페이스를 제공한다. 임베디드 시스템에는 사용자 인터페이스가 전혀 없고, 한 가지 작업에만 전념하는 시스템에서부터 현대의 컴퓨터 데스크톱 운영 체제를 닮은 복잡한 그래픽 사용자 인터페이스에 이르기까지 다양하다. 간단한 임베디드 장치는 간단한 메뉴 시스템을 갖춘 버튼, LED, 그래픽 또는 문자 LCD를 사용한다.
이 접근법은 임베디드 시스템의 기능을 확장하고, 디스플레이 비용을 절감하며, BSP를 단순화하며, PC에 풍부한 사용자 인터페이스를 구축할 수 있는 몇 가지 장점을 제공한다. 이것의 좋은 예는 임베디드 장치나 네트워크 라우터에서 실행되는 임베디드 웹 서버의 조합이다. 사용자 인터페이스는 장치에 연결된 PC의 웹 브라우저에 표시되므로 소프트웨어를 설치할 필요가 없다.

임베디드 시스템의 프로세서
일반적인 임베디드 컴퓨터의 특성과 범용 컴퓨터의 특성의 예로는 낮은 전력 소비량, 작은 크기, 견고한 작동 범위 및 낮은 단위당 비용이 있다. 이것은 제한된 처리 자원의 가격으로 제공되는데, 이것은 자원을 프로그래밍하고 상호작용하는 것을 훨씬 더 어렵게 만든다. 그러나, 가능한 기존 센서와 임베디드 장치의 네트워크의 존재를 이용하여 하드웨어 위에 인텔리전스 메커니즘을 구축함으로써, 이용 가능한 리소스를 최적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 이용 가능한 기능을 훨씬 넘어 증강 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어 지능형 기법은 임베디드 시스템의 전력 소비를 관리하도록 설계될 수 있다.

임베디드 프로세서는 두 가지 광범위한 범주로 나눌 수 있다. 일반 마이크로프로세서는 메모리와 주변기기를 위해 별도의 집적회로를 사용한다. 마이크로컨트롤러는 온칩 주변기기를 가지고 있어 전력 소비량, 크기, 비용을 절감한다. 개인용 컴퓨터 시장과는 대조적으로, 소프트웨어는 애플리케이션을 위해 사용자 정의 개발되고 최종 사용자가 설치한 일반 제품이 아니기 때문에 많은 다양한 기본 CPU 아키텍처가 사용된다. RISC뿐만 아니라 비 RISC 프로세서도 발견된다. 대부분의 아키텍처들은 많은 수의 다른 변종과 형태로 나타나며, 그 중 많은 것들은 또한 여러 다른 회사들에 의해 제조된다.

임베디드 시스템 사용을 위해 수많은 마이크로컨트롤러가 개발되었다. 범용 마이크로프로세서는 임베디드 시스템에서도 사용되지만 일반적으로 마이크로컨트롤러보다 더 많은 서포트 회로를 필요로 한다.