Máy tính nhúng là gì?
Theo định nghĩa, máy tính nhúng là nền tảng điện toán được xây dựng có mục đích cho một tác vụ duy nhất được điều khiển bằng phần mềm. Chúng thường được sử dụng trong một hệ thống hoặc một thiết bị để thực hiện một chức năng duy nhất mà chúng được lập trình.
Đây không phải là loại máy tính tiêu dùng dạng tháp hoặc máy tính để bàn điển hình mà chúng ta thường sử dụng để làm việc tại nhà hoặc tại văn phòng. Chúng ta có thể coi chúng như một chiếc máy tính thu nhỏ được chế tạo để chạy lặp đi lặp lại một chức năng cụ thể.
Máy tính bảng đơn (SBC) và Bộ vi điều khiển (MCU) cũng được phân loại là máy tính nhúng. Các ứng dụng của máy tính nhúng có thể bao gồm: Tự động hóa công nghiệp, Biển báo kỹ thuật số, Xe tự lái, Khám phá không gian,…
Máy tính nhúng có giống với Hệ thống nhúng không?
Bạn có thể đã bắt gặp cụm từ hệ thống nhúng ở đâu đó nhưng chúng không giống với máy tính nhúng. Một hệ thống nhúng bao gồm các máy tính nhúng và một số thành phần khác như cảm biến, giao diện và phần mềm để thực hiện một chức năng chuyên dụng trong một hệ thống cơ khí hoặc điện tử lớn hơn.
Máy tính nhúng là phần cốt lõi của một hệ thống nhúng để tất cả các thành phần hoạt động nhằm thực hiện một chức năng cụ thể. Như đã nói, không phải tất cả các máy tính nhúng đều hoạt động trong các hệ thống nhúng. Cũng có những máy tính nhúng có giao diện riêng có thể được sử dụng độc lập, nhưng chúng vẫn chỉ được sử dụng cho một chức năng cụ thể, duy nhất.
Cấu tạo của máy tính nhúng
Chip chính
Thành phần quan trọng nhất của máy tính nhúng là chip chính. Chip chính có thể là Bộ xử lý trung tâm (CPU), Bộ vi xử lý AKA (MPU) hoặc Bộ vi điều khiển (MCU). CPU/MPU chịu trách nhiệm thực hiện các tác vụ tính toán của máy tính.
Tuy nhiên, CPU yêu cầu bộ nhớ bổ sung và các cổng I/O để nó hoạt động. Có những máy tính nhúng trong đó CPU và tất cả các thành phần khác (tức là bộ nhớ, ram,…) được chứa trong một con chip duy nhất, được gọi là MCU.
Máy tính nhúng với MCU có xu hướng rẻ hơn do hiệu suất thấp hơn, nhưng chức năng của chúng không bị giới hạn bởi công suất điện năng thấp hơn. Hiệu suất hoạt động của các máy tính nhúng tùy thuộc vào việc chúng có CPU hay MCU làm chip chính.
Lưu trữ
Máy tính nhúng phải có khả năng lưu trữ dữ liệu như cấu hình, dữ liệu lập trình, thông tin mã hóa,… Loại bộ nhớ lưu trữ thông tin như vậy được gọi là bộ nhớ không bay hơi. Bộ nhớ cố định có thể được là bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài. Một số ví dụ về chúng là ổ cứng HDD (ổ cứng), SSD (ổ cứng thể rắn), chip EMMC và Thẻ SD.
RAM
RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) cần thiết cho máy tính nhúng để lưu trữ dữ liệu khi máy tính nhúng yêu cầu truy cập nhanh.
RAM sử dụng bộ nhớ dễ bay hơi, nghĩa là nó sẽ xóa sạch dữ liệu bên trong nó mỗi khi hệ thống tắt. Nói chung, càng có nhiều RAM trong máy tính nhúng, thì tốc độ xử lý và phản hồi cũng nhanh hơn.
Cổng I/O
Hầu hết các máy tính nhúng đều có các cổng I/O phong phú để chúng kết nối với công nghệ mới, công nghệ cũ, thiết bị và cảm biến cũng như Internet.
Các cổng I/O phổ biến được tìm thấy trên máy tính nhúng là:
- Cổng USB Loại A
- Cổng Ethernet
- Cổng I/O âm thanh
- Cổng giao tiếp nối tiếp
- Cổng HDMI, DVI và DP
- Cổng GPIO (Đầu vào/đầu ra đa dụng)
Máy gia tốc hiệu suất
Một số máy tính nhúng được trang bị bộ tăng tốc hiệu suất để tăng tốc khối lượng công việc. Chúng không cần thiết, nhưng chúng có thể giúp tăng hiệu suất rất nhiều.
Những thành phần phổ biến hơn là GPU (Bộ xử lý đồ họa), VPU (Bộ xử lý hình ảnh), FPGA (Mảng cổng có thể lập trình trường) và Thiết bị lưu trữ tính toán NVMe (CSD). Nếu bạn đang tìm cách tăng hiệu suất cho khối lượng công việc AI, máy học hoặc học sâu, thì việc sở hữu một trong những thứ này sẽ rất lý tưởng.
Hệ thống làm mát
Một máy tính nhúng có thể có công suất thấp hoặc mạnh nhưng tất cả vẫn yêu cầu tính năng làm mát để tránh hiện tượng tiết lưu nhiệt. Các máy tính nhúng hầu hết được làm mát thụ động thông qua các bộ tản nhiệt, theo đó nhiệt được phân tán qua các bộ tản nhiệt ra vỏ ngoài rồi tản nhiệt ra môi trường xung quanh. Các máy tính nhúng mạnh hơn cũng có thể được làm mát bằng quạt để giúp quá trình tản nhiệt hiệu quả hơn
Tại sao nên sử dụng Máy tính nhúng cho các ứng dụng Hệ thống nhúng?
Máy tính nhúng được thiết kế đặc biệt để nhúng hoặc là một phần của hệ thống lớn hơn cho một tác vụ cụ thể. Cùng với đó, chúng có rất nhiều lợi thế cho các ứng dụng nhúng trong công nghiệp, nông nghiệp và thậm chí cả quân sự mà các máy tính thông thường không thể làm được.
I/O phong phú
Như đã đề cập, hầu hết các máy tính nhúng đều có nhiều cổng I/O khác nhau. Đây là một lợi thế rất lớn vì các máy tính nhúng thường được sử dụng để kết nối cả công nghệ mới và cũ. Chúng ta không cần phải lo lắng về việc máy tính nhúng của mình không thể kết nối với cảm biến hoặc module mới mua vì luôn có sẵn một cổng I/O dành cho chúng.
Độ tin cậy và độ bền cao
Vì các máy tính nhúng được thiết kế để hoạt động 24/7 suốt ngày đêm nên chúng đều được thử nghiệm để đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tin cậy. Điều này có nghĩa là chúng ta không cần phải bận tâm về việc máy tính nhúng của mình có tuổi thọ ngắn vì chúng được tạo ra để tồn tại lâu dài.
Một số máy tính nhúng cũng được thiết kế để hoạt động trong các ứng dụng có điều kiện khắt khe như không gian hạn chế, hoạt động ngoài trời với thời tiết khắc nghiệt. Chúng có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt đồng thời cũng chống được nước, bụi, áp suất cao,…
Hiệu suất năng lượng
Máy tính nhúng được thiết kế để hoạt động suốt ngày đêm trong nhiều giờ, do đó chúng được thiết kế để tiết kiệm năng lượng. Vì chúng được thiết kế để hoạt động trên một tác vụ duy nhất, nên các máy tính nhúng, như đã đề cập, có công suất thấp hơn. Chúng cũng đi kèm với phần mềm chuyên dụng nhẹ. Những yếu tố này cho phép chúng hoạt động chỉ với một lượng điện năng tối thiểu. Do đó, chi phí phát sinh để chạy máy tính nhúng thấp hơn nhiều so với PC thông thường!
Ngày nay, máy tính nhúng được ứng dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp trên toàn thế giới. Từ giám sát đường ống trong ngành dầu khí đến các thiết bị an ninh mạng được thiết kế để giám sát và chống lại các lỗ hổng xâm nhập,… Việc tìm kiếm máy tính nhúng tốt nhất đòi hỏi sự hiểu biết đầy đủ về ứng dụng duy nhất mà nó sẽ được sử dụng. Để xác định máy tính nhúng nào phù hợp với dự án của bạn, vui lòng liên hệ với Adtech thông qua mục “Chat trực tuyến” ngay góc phải bên dưới trang web, nhân viên tư vấn của Adtech luôn sẵn sàng giải đáp mọi thắc mắc của Quý khách 24/7.
