Ποια είναι τα συστατικά του υλικολογισμικού;

Τα εξαρτήματα του υλικολογισμικού ποικίλλουν ανάλογα με τη συσκευή που εκτελείται, αλλά γενικά περιλαμβάνει:

1. Bootloader: Αυτό είναι το πρώτο κομμάτι του κώδικα που εκτελείται όταν η συσκευή εξουσιάζει. Οι κύριες ευθύνες του περιλαμβάνουν:

* Αρχικοποίηση υλικού: Ρύθμιση της CPU, της μνήμης και των περιφερειακών.

* Φόρτωση του κύριου υλικολογισμικού: Εντοπισμός και φόρτωση του λειτουργικού συστήματος ή του κώδικα εφαρμογής από την αποθήκευση (μνήμη flash, rom κ.λπ.).

* Εκτέλεση αυτοελέγχου: Έλεγχος για σφάλματα υλικού.

* Ενημερώσεις χειρισμού: Παροχή μηχανισμών για την ενημέρωση του κύριου υλικολογισμικού.

2. Το λειτουργικό σύστημα (OS) ή το λειτουργικό σύστημα σε πραγματικό χρόνο (RTOS): Πολλές υλοποιήσεις υλικολογισμικού περιλαμβάνουν ένα ελαφρύ λειτουργικό σύστημα ή RTOS για τη διαχείριση των πόρων και των εργασιών. Αυτό είναι πιο συνηθισμένο σε σύνθετες συσκευές. Οι απλούστερες συσκευές ενδέχεται να παραλείψουν αυτό το στοιχείο εντελώς. Οι χειρολαβές OS/RTOs:

* Προγραμματισμός εργασιών: Διαχείριση της εκτέλεσης διαφορετικών μονάδων λογισμικού.

* Διαχείριση μνήμης: Κατανομή και απελευθέρωση μνήμης για εργασίες.

* Επικοινωνία μεταξύ επεξεργασίας (IPC): Επιτρέποντας σε διαφορετικές ενότητες λογισμικού να επικοινωνούν.

* Χειρισμός διακοπής: Απαντώντας σε διακοπές υλικού.

* Οδηγοί συσκευών: Διασύνδεση με τα εξαρτήματα υλικού.

3. Κωδικός εφαρμογής: Αυτή είναι η βασική λειτουργικότητα της συσκευής. Εκτελεί τις συγκεκριμένες εργασίες για την οποία έχει σχεδιαστεί η συσκευή. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

* Αλγόριθμοι ελέγχου: Σε ενσωματωμένα συστήματα, ελέγχους κινητήρων, αισθητήρων ή άλλων ενεργοποιητών.

* ρουτίνες διεπαφής χρήστη (UI): Χειρισμός εισόδου χρήστη και Εμφάνιση εξόδου σε οθόνη ή άλλη διεπαφή.

* Πρωτόκολλα δικτύου: Επικοινωνία με άλλες συσκευές μέσω ενός δικτύου.

* Επεξεργασία και αποθήκευση δεδομένων: Συλλογή, επεξεργασία και αποθήκευση δεδομένων.

4. Οδηγοί συσκευών: Αυτές είναι μονάδες λογισμικού που λειτουργούν ως διεπαφές μεταξύ του υλικολογισμικού και των στοιχείων υλικού της συσκευής. Παρέχουν λειτουργίες για πρόσβαση και ελέγχουν συγκεκριμένο υλικό, όπως:

* Ελεγκτές μνήμης: Πρόσβαση σε διαφορετικούς τύπους μνήμης.

* Περιφερειακά προγράμματα οδήγησης: Ελέγχοντας περιφερειακά όπως αισθητήρες, οθόνες και διεπαφές επικοινωνίας (UART, SPI, I2C, USB κ.λπ.).

* Ελεγκτές διεπαφής δικτύου (NICS): Επιτρέποντας την επικοινωνία μέσω δικτύων.

5. Βιβλιοθήκες και επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας: Πρόκειται για προ-γραπτές ενότητες κώδικα που παρέχουν κοινές λειτουργίες, όπως:

* Μαθηματικές λειτουργίες: Εκτέλεση υπολογισμών.

* Χειρισμός συμβολοσειράς: Εργασία με χορδές κειμένου.

* Δομές δεδομένων: Οργάνωση και διαχείριση δεδομένων.

Στην ουσία, το υλικολογισμικό είναι ένα στρωματοποιημένο σύστημα. Το bootloader αρχικοποιεί το υλικό και φορτώνει το OS/RTOS (αν υπάρχει), το οποίο στη συνέχεια διαχειρίζεται την εκτέλεση του κώδικα εφαρμογής και αλληλεπιδρά με το υλικό μέσω προγραμμάτων οδήγησης συσκευών. Οι βιβλιοθήκες και οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας παρέχουν λειτουργίες υποστήριξης σε όλα τα στρώματα. Τα συγκεκριμένα εξαρτήματα και η πολυπλοκότητά τους εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη λειτουργικότητα και τις δυνατότητες της συσκευής προορισμού.