임베디드시스템(Embedded system)이란?

안녕하세요 :)

오늘은 임베디드시스템에 대해서 공부해보고 정리해보려고 합니다.

 

허접하지만 그려보았습니다ㅎ_ㅎ후후

 

임베디드시스템(Embedded system)이란?

영어 그대로 임베디드, 내장된 시스템입니다. 내장형 시스템이라고도 하죠 :)

임베디드 시스템은 실제로 오늘날 일상 생활에 쓰이는 많은 장치들을 제어하고 있습니다.

기계나 기타 제어가 필요한 시스템에 대해서 제어를 위한 특정 기능을 수행하는

컴퓨터 시스템으로 장치 내부에 존재하는 전자 시스템을 말합니다.

두산백과에서는 특정한 작업을 수행하도록 하는 솔루션이라고도 설명했네요.

 

즉, 임베디드 시스템은 전자장치 전체에서 일부분으로 구성되며

제어가 필요한 시스템을 위한 두뇌역할을 하는 특정 목적의 컴퓨터 시스템이라고 보시면 될 것 같아요.

쉽게 설명하자면 우리가 사용하는 스마트폰에 TV기능이 들어가있다면 이 TV기능이 바로 임베디드 시스템입니다

그러니 어떠한 전자기기 안에 특수 목적을 가져 내장되어있는 시스템! 그게 바로 임베디드 시스템입니다!!

첨단 기능이 들어있는 컴퓨터, 가전제품, 공장자동화 시스템, 엘리베이터, 휴대폰 등

각종 전자정보통신 관련 기기들은 대부분 이 임베디드 시스템을 갖추고 있습니다.

대개의 경우에는 그 자체로 동작할 수도 있지만 다른 제품과 결합해 부수적인 기능을 수행할 때에 한해서임베디드 시스템이라고 하는거죠. 요즘 테슬라 차만 봐도 차 안에 여러기능들이 탑재되어있잖아요?그러한 다양한 기능들을 임베디드 시스템이라고 한다는 것!

 

하지만 임베디드 시스템이 컴퓨터 시스템이라고 해서

개인용 컴퓨터와 같은 특정한 기능이 아닌 일반적인 목적을 수행하는 컴퓨터 시스템과는 대조적입니다.

임베디드 시스템은 특정 목적을 수행하는 컴퓨터 시스템이기 때문에

목적을 설정하고 이를 수행하는 프로그램 코드를 작성하여 메모리에 기록하고 이를 읽어 동작 시키는 방법이 일반적입니다.

따라서 전자기기의 하드웨어와 기계 부분을 포함하는 전체 장치의 특수목적을 가진

일부로 내장되었다는 의미에서만 임베디드라는 단어가 사용되었습니다.

 

그리고 임베디드시스템은 하나 이상의 주 처리 코어로 제어되는데 이 코어는

보통 마이크로컨트롤러(microcontroller)나 DSP(Digital Signal Processor)등의 프로세서 코어가 장착될 수 있습니다.

(학부 때 엄청 배웠던 마이크로컨트롤러...DSP...ㅎㅎㅎ)

 

마이크로컨트롤러는 규모가 작은 시스템에 사용하기 때문에 보통 운영체제를 포함하지 않는 경향이 있습니다.

그러나 임베디드는 좀 더 규모가 크기 때문에 운영 체제(윈도우 CE 또는 리눅스커널)가 시스템에 포함됩니다.

이 운영체제 위에 특수한 기능만을 수행하도록 응용 프로그램이 장착되어 동작하는 경향이 있죠.

 

예를 들어, 같은 ARM이라고 해도

마이크로컨트롤러는 한 칩에 메모리(플래시, RAM)을 포함하고 기타 하드웨어(타이머, UART, SPI, ADC 등 필요에 따라 장착)를 포함합니다. 하지만 메모리는 용량이 크지 않기 때문에 운영체제를 포함하기에는 한계가 있겠죠.

그러나!! 임베디드 시스템에서는 하드웨어는 한 칩내에 장착하지만

칩 밖에 많은 용량의 메모리를 장착하고 PCB에서 연결하는 것이 일반적입니다.

이것은 시스템이 크기 때문에 용량이 큰 메모리를 시스템에 장착할 필요성이 있기 때문입니다.

그러나 마이크로컨트롤러 또는 디지털 신호처리 장치와 같은 이 코어는 특정 임무 전용으로 사용되며

때로 매우 강력한 연산능력이 요구될 수도 있습니다.

예를 들어 항공 관제 시스템도 임베디드 시스템으로 보는 것이 유용할 수도 있습니다.

비록 대형 컴퓨터와 공항, 레이다 망을 잇는 지역 또는 전국 전산망도 동원되지만

각각의 레이더는 한 두개씩의 임베디드 시스템을 가지고 있을 것이기 때문에 임베디드 시스템이라고 볼 수 있겠죠?

 

임베디드 시스템은 특정 목적에 전념하기 때문에 설계자들이 최적화하여

그 크기와 생산 비용을 줄이고 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있다는것이 큰 장점입니다.

그래서 어떤 임베디드 시스템들은 대량생산되어 규모의 경제로부터 득을 보기도 합니다. 

 

이 임베디드 시스템은 쉽게 들고 다닐 수 있는 웨어러블 디바이스인 디지털 시계나 쪼그만한 MP3부터

신호등, 공장 제어장치나 원자력 발전소 제어 시스템등 다양한 곳에 들어갑니다. 

 

출처 : 위키백과

위와 같이 얼마나 많은 곳에 사용되는지 아시겠죠?

 

또한 임베디드의 큰 특징으로는 저가로 선택된 기능만을 수행하도록 설계 되어 있으며

상대적으로 느린 프로세서와 작은 크기의 메모리를 탑재하여 생산비용을 줄이는 것입니다.

몇몇 기능들은 매우 빠른 처리가 필요하며 다른 기능들은 대부분 속도를 중요하게 여기지 않는 경우가 많습니다.

 

그래서 흔히 임베디드 시스템의 많은 부품들은 성능이 낮은 것들인데

여기서 느리다는 것은 단지 클럭 속도만을 뜻하는 것이 아니라

시스템의 전체 구조 단가를 낮추기 위해 범용 컴퓨터 시스템의 하드웨어에 비해서 단순화되어있습니다. 

많은 임베디드 시스템이 수백만 개 규모로 양산되기 때문에 생산 비용을 줄이는 것이 주요 관심사 중 하나일 수 밖에 없겠죠.

 

몇몇 임베디드 시스템들은 대단한 처리 성능과 자원을 필요로 하지 않기 때문에

그러한 시스템에는 상대적으로 느린 프로세서와 작은 크기의 메모리를 탑재하여 비용을 절감합니다. 

 

또한 대부분의 임베디드 시스템은 오랜 기간 오류 없이 안정적으로 돌아가도록 설계되는데

주로 디스크 드라이브나 스위치, 버튼 등 기계적인 동작으로 손상을 입을 수 있는 부품의 사용을 피하고

대신 플래시 메모리 같은 물리적 손상에서 비교적 자유로운 칩 자재를 사용합니다.

제어를 위해 특정기능을 하는 시스템이지만 이렇게 생산비용을 줄일 수 있도록 하는 특징이 매력적인 임베디드 시스템..

 

또 임베디드 시스템의 특징 중 하나는 특정 적용 분야에 맞는 IC들을 하나의 CPU칩에 집적시킴으로서

별도의 주변 장치용 칩을 보드 위에 달지 않아도 되도록하는 시스템 온 칩(SoC) 기술을 접목시켰는데

요 부분은 조금 더 공부가 필요할 것 같으니!!

다음 포스팅에서는 이 SoC! 시스템 온 칩에 대하여 정리해보겠습니다!!

 

 

 

마지막으로 정리해보자면 임베디드 시스템은 뭐다?

여러 전자기기 또는 기계에서 제어 역할을 하는 제어가 필요한 시스템을 위한 두뇌역할을 하는 특정 목적의 컴퓨터 시스템이다.

 

 

제가 공부하고 있는 공대 대학원생 브이로그도 보러와주세요 :)

youtu.be/3vdR_2S7skA