النسخة PT

الأنظمة المدمجة (أو الأنظمة المتكاملة) هي أنظمة حاسوبية متخصصة مصممة لأداء وظائف محددة داخل جهاز أكبر. وهي تتكون من أجهزة وبرامج مخصصة لمهمة محددة مسبقًا أو مجموعة من المهام، وغالبًا ما تكون بمتطلبات في الوقت الفعلي وموارد محدودة.

تُستخدم هذه الأنظمة بشكل شائع في IoT (إنترنت الأشياء)، والتي تهدف إلى دمج هذه الأنظمة أو الأجهزة مع الإنترنت.

اليوم، لدينا مجموعة متنوعة من الأنظمة المدمجة، بما في ذلك:

• الأجهزة الذكية (مثل أجهزة الميكروويف والثلاجات)
• السيارات (مثل أنظمة التحكم في المحرك وفرامل ABS)
• الأجهزة الطبية (مثل أجهزة مراقبة القلب ومضخات الأنسولين)
• المعدات الصناعية (مثل تصنيع الروبوتات)
• أجهزة الاتصال (مثل أجهزة التوجيه وأجهزة المودم)

كما نرى، هناك العديد من الأنظمة المدمجة في حياتنا اليومية. تتضمن هذه الأنظمة أيضًا برمجيات، كما هو موضح في تعريف الأنظمة المدمجة؛ تم تطوير هذا البرنامج باستخدام مجموعة متنوعة من لغات البرمجة.

إليك قائمة باللغات الأكثر استخدامًا في هذه الأنظمة:

1. C: اللغة الأكثر استخدامًا في الأنظمة المدمجة نظرًا لكفاءتها والتحكم المباشر في الأجهزة ودعم البرمجة منخفضة المستوى.
المزايا: التحكم الدقيق في الذاكرة، والأداء العالي، وإمكانية الوصول إلى المكتبات الخاصة بالأجهزة.

2. بايثون: على الرغم من أنها ليست لغة منخفضة المستوى، إلا أنها تستخدم في النماذج الأولية للأنظمة المدمجة وفي التطبيقات عالية المستوى على الأجهزة الأكثر قدرة مثل Raspberry Pi.
المزايا: سهولة الاستخدام، وسهولة قراءة التعليمات البرمجية، ومجموعة واسعة من المكتبات.
العيوب: تحكم أقل في الأجهزة وأقل كفاءة من حيث الأداء واستخدام الموارد.

3. C : امتداد للغة C مع دعم البرمجة الموجهة للكائنات، يستخدم في المشاريع الأكثر تعقيدًا التي تتطلب النمطية والتجريد.
المزايا: يسمح بأنظمة أكثر تنظيماً وقابلة للتطوير دون التضحية بالكثير من الكفاءة.

4. التجميع: لغة منخفضة المستوى تستخدم للبرمجة مباشرة على الأجهزة، مما يسمح بالتحكم المطلق في الموارد.
المزايا: مثالي للأداء الفائق وتحسينات استخدام الذاكرة، ولكن من الصعب صيانته وتطويره.
العيوب: تعتمد بشكل كبير على الأجهزة، مما يجعل إمكانية النقل بين الأنظمة الأساسية المختلفة أمرًا صعبًا.

5. Ada: لغة موجهة نحو الأنظمة الحيوية، تستخدم بشكل خاص في الأنظمة المدمجة التي تتطلب درجة عالية من الموثوقية والأمان (على سبيل المثال، في أنظمة الطيران والأنظمة العسكرية).
المزايا: فحص قوي للنوع وآليات قوية للكشف عن الأخطاء.
وهناك لغات أخرى تهدف إلى تطوير النظام، مثل Java وRust وJavaScript. كما رأينا، فإن اللغات المستخدمة في الأنظمة المدمجة هي تلك التي تسهل التعامل مع الأجهزة والأجهزة الطرفية.

ما هي التطبيقات العملية لهذه الأنظمة؟

هذه الأنظمة موجودة في حياتنا؛ يمكننا القول إنها مثل الهواء الذي نتنفسه اليوم، من السيارات إلى معالجة البيانات. تتضمن بعض المجالات وأمثلة الاستخدام ما يلي:

1. السيارات

• وحدة التحكم في المحرك (ECU): تتحكم في تشغيل المحرك لتحسين الكفاءة وتقليل الانبعاثات وضمان السلامة.
• الوسائد الهوائية: الأنظمة المدمجة مسؤولة عن اكتشاف الاصطدامات ونشر الوسائد الهوائية في أجزاء من الثانية.

2. الالكترونيات الاستهلاكية

• الهواتف الذكية: أنظمة مدمجة تتحكم في أجهزة الاستشعار والكاميرات واتصالات الشبكة ووظائف الجهاز الأساسية.
• أجهزة التلفزيون الذكية: معالجة الصور وتشغيل التطبيقات والاتصال بالإنترنت وتشغيل الوسائط.

3. أجهزة إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء)

• أتمتة المنزل: أجهزة استشعار درجة الحرارة، والإضاءة الذكية، والأقفال، وأجهزة تنظيم الحرارة التي يتم التحكم فيها عن بعد.
• الأجهزة القابلة للارتداء: الساعات الذكية وأساور اللياقة البدنية وغيرها من الأجهزة التي تراقب الصحة والنشاط البدني.
• المدن الذكية: أجهزة استشعار المرور، وإنارة الشوارع الذكية، ومراقبة جودة الهواء.

هناك مجالات أخرى يتم فيها استخدام هذه الأنظمة؛ هذا مجرد ملخص لما يمكن أن نجده في السوق.

هل يستحق التعلم عن الأنظمة المدمجة؟

من المفيد بالتأكيد اكتساب المعرفة والانخراط في هذا المجال، ولكنه مناسب أكثر لأولئك الذين هم على دراية بالأجهزة ويريدون أن يفهموا بشكل أعمق ما يحدث بالفعل خارج الأجهزة. ستكون المعرفة بالأنظمة الرقمية والسجلات والمعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة والإلكترونيات الجيدة أمرًا أساسيًا لهذه العملية.

سيكون الاقتراح الجيد للبدء هو تعلم لغة C، ولكن إذا كنت قادمًا بالفعل من لغة مثل Python، فإن التعرف على الأنظمة المدمجة باستخدام Raspberry Pi من شأنه أن يسهل إلى حد كبير إنشاء العديد من الأشياء الأنيقة والدقيقة في العالم الحديث.