Какво е вградена система в телефона ви?

Телефонът ви може да изглежда като един малък компютър, но в него работят много по-малки системи, които изпълняват конкретни задачи. Те често се наричат вградени системи и помагат за управлението на функции като сензори, камери, управление на захранването и безжични комуникации.

Може да не ги забелязвате при ежедневна употреба, но вградените системи са важна част от начина, по който работи съвременният смартфон. И така, какво точно представлява вградената система и какво прави тя в телефона ви?

Какво представлява вградената система?

Вградената система представлява комбинация от хардуер и софтуер, предназначена да изпълнява конкретна функция в рамките на по-голямо устройство. За разлика от компютъра, който може да изпълнява много различни видове програми, вградената система обикновено има по-специализирана задача.

При смартфоните три характеристики са особено важни:

• Специализирана функция — Създадена е за изпълнението на конкретна задача, като следене на заряда на батерията, отчитане на данни от сензор или обработка на данни от камерата.
• Хардуер и софтуер заедно — Физическите компоненти и софтуерът, който ги управлява, работят като една система, за да изпълняват тази задача.
• Бърза и надеждна работа — Проектирана е да реагира постоянно и предвидимо на възложената ѝ задача, често без да изисква директно взаимодействие от потребителя.

Това не означава, че вградената система винаги е отделен чип или малък компютър, който можете физически да разпознаете в телефона. Съвременните смартфони обединяват много функции в малък обем хардуер, а някои специализирани системи са вградени директно в по-големи чипове. Важното е, че определена част от телефона е проектирана да изпълнява конкретна задача.

Къде се използват вградените системи в телефона?

Вградените системи участват в много от функциите, които използвате всеки ден, въпреки че рядко взаимодействате с тях директно. В смартфона те обикновено се използват за управление или поддръжка на конкретни хардуерни функции, а не за общи задачи като сърфиране в интернет или стартиране на приложение.

Камери и обработка на изображения

Когато направите снимка, се извършват няколко процеса, които надхвърлят простото улавяне на светлината от сензора на камерата. Специализираният хардуер и софтуер могат да помогнат за управлението на камерата, обработката на заснетото изображение и изпълнението на задачи като автоматично фокусиране и подобряване на изображението. Тези специализирани системи позволяват на функциите на камерата да работят ефективно, без всяка задача да натоварва основния процесор на телефона.

Сензори

Телефонът ви съдържа сензори, които откриват неща като движение, ориентация, светлина и близост. Специализираният хардуер за сензори и обработката с ниска консумация на енергия могат да събират и интерпретират тази информация, позволявайки на телефона да реагира, когато завъртите екрана, преместите устройството или го доближите до лицето си по време на разговор. Тези функции могат да продължат да работят, без да е необходимо основният процесор да обработва всяко отчитане на сензорите.

Управление на батерията и захранването

Управлението на захранването е друга важна област за вградените системи. Телефонът трябва да следи батерията, процеса на зареждане, температурата и подаването на захранване, за да поддържа устройството безопасно и ефективно работещо. Специализираният хардуер за управление на захранването може да обработва тези задачи непрекъснато, докато телефонът работи, се зарежда или дори е до голяма степен неактивен.

Клетъчна и безжична комуникация

Телефоните разчитат и на специализирани системи за обработка на комуникацията с клетъчни мрежи и други безжични технологии. Тези системи управляват задачи като изпращане и получаване на радиосигнали и обработка на комуникационни данни. Тъй като безжичната комуникация има собствени времеви и технически изисквания, тя се обработва от специализиран хардуер и софтуер, вместо да се третира като обикновено приложение, работещо на телефона.

Пръстови отпечатъци и други хардуерни контроли

Функции като сензори за пръстови отпечатъци, сензорно управление и други хардуерни контроли също зависят от специализирана обработка. Например системата за разпознаване на пръстови отпечатъци трябва да улови информация от сензора и да определи дали тя съвпада с регистриран пръстов отпечатък, преди телефонът да предостави достъп. Обработката на тези конкретни задачи чрез специализиран хардуер и вграден софтуер може да осигури по-ефективно и отзивчиво изживяване.

Взети заедно, тези примери показват защо смартфонът е нещо повече от един процесор, който изпълнява операционна система. Различни специализирани системи работят заедно с основния изчислителен хардуер на телефона, като всяка изпълнява конкретни задачи, които помагат на устройството да функционира като едно цяло.

Как работи вградената система в смартфона?

Вградената система работи, като комбинира специализиран хардуер със софтуер, проектиран за конкретна задача. Хардуерът събира информация или управлява определена функция, а софтуерът му указва как да реагира. След това системата може да изпраща информация към други части на телефона или да получава инструкции от тях. По този начин различните специализирани системи могат да изпълняват собствените си задачи, докато основният процесор на телефона се съсредоточава върху работата на операционната система, приложенията и други общи изчислителни задачи.

Например, когато завъртите телефона си, сензорите за движение откриват промяна в ориентацията и предоставят тази информация на системата на телефона. Специализираната обработка на данните от сензорите може да обработи тази информация с много малко енергия, а след това основната система може да я използва, за да завърти екрана. Не е необходимо да активирате този процес ръчно - различните части комуникират автоматично във фонов режим.

Вградени системи срещу основния процесор на телефона

Лесно е да приемем, че основният процесор на телефона е частта, отговорна за всичко, което устройството прави. В действителност той работи заедно с много специализирани системи. Основният процесор обработва общи изчислителни задачи, докато вградените системи са проектирани да изпълняват по-специфични функции.

Двете обаче не са конкуренти. Те работят заедно, за да функционира телефонът ефективно. Освен това съвременните смартфони невинаги имат отделен физически чип за всяка вградена функция. Някои специализирани изчислителни операции са интегрирани в по-големите чипове на телефона, включително в основния SoC. С други думи, вградената система се разбира най-добре според това, за което е проектирана, а не просто според това дали представлява отделен хардуерен компонент.

Защо телефоните се нуждаят от вградени системи?

Вградените системи позволяват на телефона да изпълнява множество специализирани задачи, без да разчита на основния си процесор за всяка операция. Това може да направи устройството по-ефективно, отзивчиво и надеждно в ежедневната употреба.

• Те могат да намалят ненужното потребление на енергия.
• Те могат да реагират бързо на конкретни задачи.
• Те могат да поддържат важните функции работещи във фонов режим.
• Те могат да намалят натоварването на основния процесор.
• Те могат да осигурят надеждно управление на специализирания хардуер.
• Те могат да помогнат на различните функции на телефона да работят независимо.

Заедно тези предимства позволяват на смартфона да изпълнява много задачи едновременно, като запазва основните си изчислителни ресурси за по-взискателни задачи.

Използват ли издръжливите телефони вградените системи по различен начин?

Изображение: издръжлив телефон 8849 Tank 5 Pro

Издръжливите телефони използват вградени системи по много от същите причини като обикновените смартфони, но може да разполагат и с по-специализиран хардуер за управление. Функции като термовизията, нощното виждане, сензорите за околната среда и мощните светлини могат да разчитат на специализирана обработка и вграден софтуер за събиране на информация, управление на хардуера или обработка на данни. Това позволява на тези функции да работят заедно с основната изчислителна система на телефона, без тя да трябва да обработва всеки детайл самостоятелно.

Вграденият проектор работи по подобен начин. Самият проектор е специализирана хардуерна система, която трябва да получава данни за изображенията, да управлява хардуера за прожектиране и да контролира работата си. Като част от този процес той може да разчита на вградени контролери или специализирана обработка, докато основният процесор на телефона обработва приложенията и съдържанието, което се прожектира. Следователно устойчивите телефони не използват непременно напълно различен тип вградена система; те просто могат да имат повече специализирани функции за хардуера, който са проектирани да поддържат.

Заключение

Вградените системи са скрита, но важна част от съвременните смартфони. Те обработват много специализирани функции във фонов режим, като работят заедно с основния процесор на телефона, за да поддържат ефективната работа на всичко. Това е приложимо и за устойчиви телефони, като например 8849 устройства, при които специализираните функции могат да изискват допълнителен хардуер и специализирана обработка, за да поддържат функции като термовизия, нощно виждане и прожекция.

Често задавани въпроси

На C или C++ ли са вградените системи?

И C, и C++ се използват широко във вградените системи, но не са единствените използвани езици за програмиране. C е особено разпространен, защото осигурява ниско ниво на контрол и може да работи ефективно на хардуер с ограничени ресурси. C++ също се използва широко, когато разработчиците се нуждаят от функции като обектно-ориентирано програмиране. Изборът зависи от хардуера, софтуерните изисквания и средата за разработка.

Работа в ИТ сферата ли е разработката на вградени системи?

Вградените системи могат да се считат за част от по-широката технологична индустрия, но разработката на вградени системи обикновено е по-близка до компютърното инженерство, електроинженерството и софтуерното инженерство, отколкото до традиционната ИТ поддръжка. Инженерите по вградени системи могат да работят с хардуер, фърмуер, програмиране, отстраняване на грешки и комуникация между физически компоненти и софтуер.

Кое е по-добро - VLSI или вградените системи?

Нито едното не е универсално по-добро, защото се фокусират върху различни области. VLSI е по-насочено към проектирането и разработването на интегрални схеми, докато вградените системи се фокусират върху изграждането на софтуерни и хардуерни системи, които изпълняват специфични функции в устройствата. По-добрият избор зависи от това дали се интересувате повече от проектиране на чипове и полупроводникови технологии, или от програмиране и разработване на системи, които взаимодействат с хардуера.