اقرأ في هذا المقال
تمّ إنشاء نظام الكمبيوتر باستخدام مجموعة من الأجهزة والبرمجيات التي تحدد ما يمكن للنظام القيام به وكيف يمكنه القيام بذلك، يتكون البرنامج من تعليمات مبرمجة للتفاعل مع الأجهزة ومعالجة البيانات، الأنظمة المدمجة هي أنظمة كمبيوتر تنفذ عددًا صغيرًا من المهام، عند تصميم نظام مضمن، سيركز المصنعون على الوظائف المخصصة التي يحتاج النظام لأدائها، سيقومون بتحسين النظام حتى يؤدي كل من هذه المهام بكفاءة عالية.
تعريف الكمبيوتر Computer
الكمبيوتر عبارة عن مزيج من موارد الأجهزة والبرامج التي تتكامل معًا وتوفر وظائف مختلفة للمستخدم، الكمبيوتر عبارة عن مجموعة من الأجهزة والبرامج التي تتكامل معًا وتوفر وظائف مختلفة للمستخدم، الأجهزة (Hardware) هي المكونات المادية للكمبيوتر مثل المعالج والذاكرة والشاشة ولوحة المفاتيح وغيرها، بينما البرنامج (software) هو مجموعة البرامج أو الإرشادات التي تتطلبها موارد الأجهزة لتعمل بشكل صحيح.
هناك عدد قليل من المكونات الأساسية التي تساعد في دورة عمل الكمبيوتر، مثل دورة الإدخال والعملية والإخراج، وتسمّى هذه المكونات بالمكونات الوظيفية للكمبيوتر، يحتاج إلى مدخلات معينة، عمليات تدخل وتنتج المخرجات المرغوبة، تأخذ وحدة الإدخال المدخلات، وتقوم وحدة المعالجة المركزية بمعالجة البيانات وتنتج وحدة الإخراج المخرجات، تحتفظ وحدة الذاكرة بالبيانات والتعليمات أثناء المعالجة.
الكمبيوتر الرقمي (Digital Computer): يمكن تعريف الكمبيوتر الرقمي بأنّه آلة قابلة للبرمجة تقرأ البيانات الثنائية التي تمّ تمريرها كتعليمات، وتعالج هذه البيانات الثنائية، وتعرض مخرجات رقمية محسوبة، لذلك، فإنّ أجهزة الكمبيوتر الرقمية هي تلك التي تعمل على البيانات الرقمية.
يتكون الكمبيوتر من وحدة إدخال تأخذ المدخلات، وحدة المعالجة المركزية التي تعالج المدخلات ووحدة الإخراج التي تنتج المخرجات، كل هذه الأجهزة تتواصل مع بعضها البعض من خلال ناقل مشترك، الناقل هو مسار إرسال، يتكون من مجموعة من الأسلاك الموصلة يتم من خلالها تمرير البيانات أو المعلومات في شكل إشارات كهربائية من مكون إلى آخر في الكمبيوتر، يمكن أن يكون الناقل من ثلاثة أنواع: ناقل العنوان (Address bus) وناقل البيانات (Data bus) وناقل التحكم (Control Bus).
تعريف النظام المضمن Embedded Device
قبل الانتقال إلى نظرة عامة على النظام المضمن، دعنا نتعرف أولاً على الشيئين الأساسيين، أي تعريف النظام وتعريف المضمن وماذا يعنيان في الواقع.
ما هو النظام؟
بشكل بسيط، النظام عبارة عن مجموعة من الأجزاء / المكونات المترابطة التي تمّ تصميمها / تطويرها لأداء مهام مشتركة أو للقيام ببعض الأعمال المحددة التي تمّ إنشاؤها من أجلها.
ماذا يعني المضمن؟
مضمن يعني تضمين شيء ما مع أي شيء لسبب ما، أو ببساطة يمكننا أن نقول شيئًا مدمجًا أو مرتبطًا بشيء آخر، الآن بعد الحصول على ما يعنيه النظام والمضمن بالفعل، يمكننا بسهولة فهم ما هو الأنظمة المضمنة.
ما هي الأنظمة المضمنة؟
النظام المضمن هو نظام متكامل يتكون من مزيج من أجهزة وبرامج الكمبيوتر لوظيفة معينة، يمكن أن يقال كنظام كمبيوتر مخصص تمّ تطويره لسبب معين، ولكن ليس نظام الكمبيوتر التقليدي الخاص بنا أو أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة، فهذه هي الأنظمة المضمنة التي قد تعمل بشكل مستقل أو متصلة بنظام أكبر للعمل على وظائف محددة قليلة، يمكن أن تعمل هذه الأنظمة المدمجة دون تدخل بشري أو مع تدخل بشري بسيط، ثلاثة مكونات رئيسية للأنظمة المضمنة هي:
- الأجهزة (Hardware).
- البرمجيات (Software).
- البرامج الثابتة (Firmware).
بعض الأمثلة على الأنظمة المضمنة
- الساعات الرقمية.
- الغسالة.
- ألعاب الأطفال.
- التلفزيونات.
- الهواتف الرقمية.
- الكاميرات.
- الآلات الصناعية.
- الحاسبات الإلكترونية.
- السيارات.
- المعدات الطبية.
معظم الأنظمة المضمنة موجودة في كل مكان، نستخدمها في حياتنا اليومية دون أن ندري، لأنّه في معظم الحالات يكون مدمجًا داخل الأنظمة الأكبر.
الفرق بين الكمبيوتر والنظام المضمن
| أوجه المقارنة | الكمبيوتر | النظام المضمن |
| الوصف | الكمبيوتر عبارة عن مزيج من موارد الأجهزة والبرامج التي تتكامل معًا وتوفر وظائف مختلفة للمستخدم. | النظام المضمن هو جزء من نظام متكامل يتكون من مزيج من أجهزة وبرامج الكمبيوتر لوظيفة معينة والتي يمكن أن تعمل دون تدخل بشري. |
| التدخل البشري | يحتاج الكمبيوتر إلى التفاعل البشري لأداء المهام. | لا يحتاج الجهاز المضمن إلى تفاعل بشري لأداء المهام. |
| أنواع تعتمد على المعمارية | الكمبيوتر التناظري (Analog computer)،الكمبيوتر الرقمي،الكمبيوتر الهجين، معمارية هارفارد، معمارية فون نيومان، انخفاض مجموعة تعليمات الكمبيوتر. | نظام مضمن صغير الحجم، الأنظمة المدمجة على نطاق متوسط، الأنظمة المدمجة المعقدة. |
| الأجزاء | يتكون من جزأين: الأجهزة والبرمجيات. | يتكون من (3) أجزاء: الأجهزة والبرامج الثابتة والبرمجيات. |
| المهام | يمكن أن تؤدي العديد من المهام. | يؤدي مهام محدودة. |
| التكلفة التي يتحملها المستخدم | يجب على المستخدم أن يدفع أكثر للكمبيوتر. | يتحمل المستخدم تكلفة أقل للنظام المضمن. |
| الأجهزة الطرفية | تحتوي أجهزة الكمبيوتر على أجهزة طرفية مثل لوحة المفاتيح والماوس والشاشة والطابعة ومحركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص المرنة ومحركات الأقراص الضوئية وما إلى ذلك. | تحتوي الأجهزة المضمنة على أجهزة طرفية مثل واجهات الاتصال التسلسلي (SCI)، وواجهة الاتصال التسلسلي المتزامن، والناقل التسلسلي العالمي (USB)، وبطاقات الوسائط المتعددة “بطاقات (SD)، والفلاش المضغوط” وما إلى ذلك. |
| الغرض | يمكن إعادة برمجة أجهزة الكمبيوتر لغرض جديد. | يتم تصنيع الأجهزة المضمنة لمجموعة محددة من الأغراض فقط. |
| استهلاك الطاقة | يحتاج الكمبيوتر إلى طاقة تشغيلية أكبر من الأجهزة المضمنة. | يحتاج الجهاز المضمن إلى طاقة تشغيلية أقل من الكمبيوتر. |
| التعقيد | أجهزة الكمبيوتر هي أجهزة أكثر تعقيدًا من الأجهزة المضمنة. | تعد الأجهزة المضمنة أجهزة أقل تعقيدًا من أجهزة الكمبيوتر. |
| الحاجة إلى جهاز آخر | قد يتم تثبيت أجهزة الكمبيوتر في أجهزة أخرى ولكنّها تتمتع بالاكتفاء الذاتي من الوجود. | الأجهزة المضمنة موجودة فقط داخل الأنظمة الأخرى. |
| صعوبة الاستخدام | تعد أجهزة الكمبيوتر أكثر صعوبة عند استخدامها، مقارنة بالنظام المضمن. | الأنظمة المضمنة أسهل في الاستخدام من أجهزة الكمبيوتر. |
| واجهات المستخدم | يتطلب واجهة مستخدم أكثر من الأجهزة المضمنة. | يتطلب واجهة مستخدم أقل أو معدومة من أجهزة الكمبيوتر. |
| خصوصية الوقت | أجهزة الكمبيوتر ليست محددة بوقت، قد تحتاج إلى أداء مهام غير محددة زمنيًا وتستغرق أيامًا لأداءها أيضًا. | الأجهزة المضمنة محددة بوقت، يجب تنفيذ المهام الموكلة إليهم في إطار زمني محدد. |
| الحجم | عادةً ما تكون أجهزة الكمبيوتر أكبر حجمًا مع وجود أجهزة أكبر وإدخال أجهزة إخراج متصلة بها. | الأجهزة المضمنة أصغر حجمًا من أجهزة الكمبيوتر، مع أجهزة محدودة. |
| تمّ تطويره في | (1965) م | (1833) م |
| المطور | “تشارلز ستارك دريبر” | “تشارلز باباج” |
| متطلبات الذاكرة | تتطلب أجهزة الكمبيوتر متطلبات ذاكرة أكبر نظرًا لوجود مساحة تخزين كبيرة للبيانات. | تحتاج الأجهزة المضمنة إلى ذاكرة أقل. |
