Was sind Embedded Systeme?
Als Embedded System – zu Deutsch eingebettetes System – wird ein Computersystem bezeichnet, das in einen technischen Kontext eingebettet ist. Das eingebettete System übernimmt dabei Steuerungs-, Überwachungs- oder Regelfunktionen, kann aber auch Daten codieren oder decodieren und nach bestimmten Kriterien filtern. Im täglichen Leben begegnen uns Embedded Systems beinahe überall: beispielsweise in Kaffeemaschinen, Autos, Flugzeugen oder Smartphones.
Inhaltsverzeichnis
Embedded Systeme einfach erklärt
Vereinfacht gesagt ist ein Embedded System eine Kombination aus Hard- und Software, die als Teil eines größeren Gesamtsystems bestimmte Funktionen übernimmt. Das primäre Merkmal von Embedded Systems ist, dass sie aufgabenspezifisch arbeiten. In ein komplexes Gerät wie ein Smartphone sind deshalb mehrere Systeme eingebettet.
Um beim Beispiel des Smartphones zu bleiben: Hier ist das GUI (Graphical User Interface) ein Embedded System. Die grafische Benutzeroberfläche fungiert ausschließlich als Schnittstelle zum User. Für andere Aufgaben sind unter anderem weitere eingebettete Systeme verantwortlich.
Embedded Systems variieren in ihrer Komplexität, bestehen aber im Allgemeinen aus drei Hauptelementen: Mikroprozessor oder -controller, Software und eingebettete Firmware. Dabei fungiert die Firmware als Schnittstelle zwischen der Hardware und der Software des Embedded Systems.
Häufig sind Embedded Systems integraler Bestandteil von Sensoren und Echtzeit-Computing, die in vernetzten Geräten – Stichwort Internet of Things – Verwendung finden.
Die Entwicklung von Embedded Systemen
Der Ursprung von Embedded Systems liegt, wie bei so vielem, in der Luft- und Raumfahrt. Bereits im Jahr 1961 entwickelte der US-Ingenieur Charles Stark Draper eine erste integrierte Schaltung. Sie wurde auf dem Apollo Guidance Computer des Apollo Command Module sowie dem Lunar Module eingesetzt. Dank dieses eingebetteten Systems konnten die Astronauten in Echtzeit die Flugdaten sammeln.
Vier Jahre später entwickelte Autonetics – das Unternehmen gehört mittlerweile zu Boeing – einen Computer für das Raketenleitsystem Minuteman I. Das im Folgejahr gelaunchte System Minuteman II enthielt bereits integrierte Schaltkreise in größerem Umfang.
Der Automobilsektor startete 1968 mit einem Mikroprozessor zur Steuerung des elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems für den Volkswagen 1600.
Das US-Technologieunternehmen Intel® brachte im Jahr 1971 den ersten frei im Handel erhältlichen Prozessor auf den Markt – den Intel® 4004. Der 4-Bit-Mikroprozessor kam in zahlreichen elektronischen Kleingeräten zum Einsatz – unter anderem in Taschenrechnern. In den Folgejahren brachte das Unternehmen mit dem Intel® 8008 und dem Intel® 8080 weitere Mikroprozessoren in Umlauf.
1987 veröffentlichte das Unternehmen Wind River VxWorks das erste eingebettete Betriebssystem, das Anforderungen in Echtzeit bearbeiten konnte. Microsoft® folgte ab 1996 mit weiteren Systemen. Ebenfalls in den 1990er Jahren erschienen die ersten Embedded Systems unter Linux, die auch heute noch weit verbreitet sind.
Anwendungsbeispiele für Embedded Systeme
Heutzutage sind Embedded Systems aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken. Sie werden in unzähligen Technologien eingesetzt, die mittelbar oder unmittelbar mit unserem Alltag in Berührung kommen. Ohne Embedded Systems würde es Geräte wie Smartphones, -watches, -TVs oder andere vernetzte Technologien nicht so geben, wie wir sie kennen.
In neueren Autos sind teilweise dutzende Computer bzw. Embedded Systems integriert. Einige sind für grundlegende Funktionen des Kraftfahrzeugs dringend nötig, andere dienen als Teil von Komfortfunktionen. Zu den wichtigsten eingebetteten Systemen in modernen Pkw gehören Geschwindigkeitsregler, Aufhängungssteuerung, Reservesensorik sowie Navigations- und Airbagsysteme.
Auch als Teil von industriellen Maschinen sind Embedded Systems nicht zu ersetzen. Häufig dienen sie spezifischen Automatisierungsprozessen, Überwachungs- oder Steuerungsfunktionen.
In der modernen Medizin werden eingebettete Systeme als Sensoren und Mechanismen zur Steuerung verwendet. Das Messen von Herzfrequenz, Puls und anderen Werten sowie das Weiterleiten an das entsprechende System zur Weiterverarbeitung oder die grafische Ausgabe dieser Daten sind nur einige von vielen Anwendungsbeispielen in der Medizin.
Quellen und Weblinks
- Was ist ein Embedded System?
- Embedded System (Eingebettetes System)
- Embedded Systems und ihre Entwicklung
- Beispiele für eingebettete Systeme
