کتاب Embedded Systems Architecture

کتاب Embedded Systems Architecture (معماری سیستم‌های جاسازی شده: طراحی و نوشتن نرم‌افزار برای دستگاه‌های تعبیه‌شده برای ساخت سیستم‌های ایمن و متصل، ویرایش دوم) در 11 فصل به شرح معماری سیستم‌های تعبیه شده و مباحث مربوط به آن‌ها خواهد پرداخت.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Embedded Systems Architecture را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب Embedded Systems Architecture:

سیستم‌های جاسازی شده در دو دهه اخیر به لطف پیشرفت‌های تکنولوژیکی ایجاد شده توسط سازندگان و طراحان میکروالکترونیک، که با هدف افزایش قدرت محاسباتی و کاهش اندازه منطق ریزپردازنده‌ها و لوازم جانبی انجام شده است، به طور فزاینده‌ای محبوب شده‌اند.

طراحی، پیاده‌سازی و یکپارچه‌سازی اجزای نرم‌افزاری این سیستم‌ها در بیشتر موارد نیازمند رویکرد مستقیم به عملکردهای سخت‌افزاری است، جایی که وظایف در یک رشته پیاده‌سازی می‌شوند و هیچ سیستم عاملی برای ارائه انتزاعی‌ها برای دسترسی به ویژگی‌های CPU و تجهیزات جانبی خارجی وجود ندارد.

به همین دلیل، توسعه تعبیه شده به تنهایی یک دامنه در جهان توسعه نرم افزار در نظر گرفته می‌شود که در آن رویکرد توسعه‌دهنده و گردش کار باید بر این اساس تطبیق داده شود.

کتاب Embedded Systems Architecture به طور مختصر معماری سخت‌افزاری یک سیستم تعبیه شده معمولی را توضیح می‌دهد، ابزارها و روش‌های مورد نیاز برای شروع توسعه معماری هدف را معرفی می‌کند و سپس خوانندگان را از طریق تعامل با ویژگی‌های سیستم و تعامل پیرامونی راهنمایی می‌کند.

برخی از حوزه‌ها، مانند بهره‌وری انرژی و اتصال، با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار گرفته‌اند تا دیدگاه نزدیک‌تری از تکنیک‌های مورد استفاده برای طراحی سیستم‌های کم مصرف و متصل ارائه شود. بعداً در کتاب، یک طراحی پیچیده‌تر، که شامل یک سیستم عامل بلادرنگ (ساده‌شده) است، از پایین به بالا ساخته شده است که از اجرای اجزای سیستم منفرد شروع می‌شود.

در نهایت، در این نسخه دوم، ما یک تجزیه و تحلیل دقیق از پیاده سازی TrustZone-M، فناوری TEE که توسط ARM به عنوان بخشی از آخرین خانواده میکروکنترلرهای تعبیه شده معرفی شده است، اضافه کرده ایم.

این بحث اغلب بر روی مکانیسم‌های امنیتی و ایمنی خاص با پیشنهاد فناوری‌های خاص با هدف بهبود استحکام سیستم در برابر خطاهای برنامه نویسی در کد برنامه یا حتی تلاش‌های مخرب برای به خطر انداختن یکپارچگی آن تمرکز می‌کند.

کتاب Embedded Systems Architecture برای چه کسی است؟

اگر توسعه‌دهنده یا طراح نرم افزاری هستید که می‌خواهید در مورد برنامه نویسی جاسازی شده بیاموزید، این کتاب برای شما مناسب است. همچنین اگر برنامه نویسی با تجربه کمتر یا مبتدی هستید که مایل به گسترش دانش خود در مورد سیستم‌های جاسازی شده هستید، این کتاب برای شما مفید خواهد بود.

مهندسان نرم افزار جاسازی شده با تجربه بیشتر ممکن است این کتاب را برای تازه کردن دانش خود در مورد قسمت‌های داخلی درایورهای دستگاه، ایمنی حافظه، انتقال امن داده‌ها، جداسازی امتیازات و حوزه‌های اجرای ایمن مفید بیابند.

آنچه کتاب Embedded Systems Architecture پوشش می‌دهد:

فصل 1، سیستم‌های جاسازی شده – یک رویکرد عملی، مقدمه ای بر سیستم‌های تعبیه شده مبتنی بر میکروکنترلر است. دامنه کتاب شناسایی شده است، از یک تعریف گسترده‌تر از “سیستم‌های تعبیه شده” تا دامنه واقعی که مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت – میکروکنترلرهای 32 بیتی با نگاشت حافظه فیزیکی.

فصل 2، محیط کار و بهینه سازی گردش کار، ابزارهای مورد استفاده و گردش کار توسعه را تشریح می‌کند. این مقدمه ای است بر زنجیره ابزار، اشکال زداها و شبیه سازهایی که می‌توان از آن‌ها برای تولید کد در قالب باینری استفاده کرد که می‌توان آن را آپلود کرد و روی پلتفرم هدف اجرا کرد.

فصل 3، الگوهای معماری، همه چیز در مورد استراتژی‌ها و روش‌های توسعه برای توسعه و آزمایش مشترک است. این فصل شرحی از فرآیندهایی را پیشنهاد می‌کند که معمولاً هنگام توسعه و آزمایش نرم‌افزار برای سیستم‌های تعبیه‌شده استفاده می‌شوند.

فصل 4 کتاب Embedded Systems Architecture، روش راه‌اندازی، مرحله بوت یک سیستم تعبیه شده، مراحل بوت و بوت لودرها را تجزیه و تحلیل می‌کند. این شامل شرح مفصلی از کد بازیابی و مکانیسم‌های مورد استفاده برای جداسازی نرم افزار به چندین مرحله بوت است.

فصل 5، مدیریت حافظه، با اشاره به مشکلات رایج و توضیح چگونگی جلوگیری از خطاهای حافظه که می‌تواند منجر به رفتار غیرقابل پیش بینی یا بد در کد برنامه شود، چند استراتژی بهینه برای مدیریت حافظه پیشنهاد می‌کند.

فصل 6 کتاب Embedded Systems Architecture، لوازم جانبی همه منظوره، دسترسی به پین‌های GPIO و سایر لوازم جانبی یکپارچه عمومی را بررسی می‌کند. این اولین تعامل پلت‌فرم هدف با دنیای خارج است که از سیگنال‌های الکتریکی برای انجام عملیات ورودی/خروجی ساده استفاده می‌کند.

فصل 7، رابط‌های اتوبوس محلی، شما را از طریق یکپارچه سازی کنترلرهای گذرگاه سریال (UART، SPI، و I2C) راهنمایی می‌کند. یک تجزیه و تحلیل دقیق و کد محور از رایج ترین پروتکل‌های ارتباطی باس با توضیح کد مورد نیاز برای تعامل با فرستنده گیرنده‌های رایج در سیستم‌های تعبیه شده معرفی شده است.

فصل 8، مدیریت انرژی و صرفه جویی در انرژی، به بررسی تکنیک‌های موجود برای کاهش مصرف برق در سیستم‌های کم مصرف می‌پردازد. طراحی سیستم‌های تعبیه شده کم مصرف و فوق کم مصرف مستلزم انجام مراحل خاصی برای کاهش مصرف انرژی در حین اجرای وظایف مورد نیاز است.

فصل 9 کتاب Embedded Systems Architecture، سیستم‌های توزیع شده و معماری اینترنت اشیا، پروتکل‌ها و رابط‌های موجود مورد نیاز برای ساخت سیستم‌های توزیع شده و متصل را معرفی می‌کند. سیستم‌های اینترنت اشیا باید با استفاده از پروتکل‌های شبکه استاندارد که با استفاده از کتابخانه‌های شخص ثالث پیاده‌سازی می‌شوند، با نقاط پایانی راه دور ارتباط برقرار کنند. توجه ویژه ای به ایمن سازی ارتباط بین نقاط پایانی با استفاده از سوکت‌های امن اختصاص داده شده است.

فصل 10 کتاب Embedded Systems Architecture، وظایف موازی و زمان‌بندی، زیرساخت یک سیستم عامل چندوظیفه‌ای را از طریق پیاده‌سازی زمان‌بندی وظایف بلادرنگ توضیح می‌دهد. این فصل سه رویکرد را برای پیاده‌سازی سیستم‌های عامل برای میکروکنترلرها از ابتدا با استفاده از زمان‌بندی‌های مختلف (همکاری، پیشگیرانه و ایمن) پیشنهاد می‌کند.

فصل 11، محیط اجرای مورد اعتماد، مکانیسم‌های TEE را که معمولاً در سیستم‌های تعبیه‌شده در دسترس هستند، توصیف می‌کند و نمونه‌ای از اجرای دامنه‌های امن و غیرایمن با استفاده از ARM TrustZone-M را ارائه می‌دهد. در میکروکنترلرهای مدرن، TEE این فرصت را فراهم می کند تا مناطق خاصی از حافظه یا لوازم جانبی را با محدود کردن دسترسی آن‌ها از دامنه اجرای غیر ایمن، ایمن کند.

سرفصل‌های کتاب Embedded Systems Architecture:

• Embedded Systems Architecture
• Contributors
• About the author
• About the reviewer
• Preface
• Part 1 – Introduction to Embedded Systems Development
  • Chapter 1: Embedded Systems – A Pragmatic Approach
  • Chapter 2: Work Environment and Workflow Optimization
• Part 2 – Core System Architecture
  • Chapter 3: Architectural Patterns
  • Chapter 4: The Boot-Up Procedure
  • Chapter 5: Memory Management
• Part 3 – Device Drivers and Communication Interfaces
  • Chapter 6: General-Purpose Peripherals
  • Chapter 7: Local Bus Interfaces
  • Chapter 8: Power Management and Energy Saving
  • Chapter 9: Distributed Systems and IoT Architecture
• Part 4 – Multithreading
  • Chapter 10: Parallel Tasks and Scheduling
  • Chapter 11: Trusted Execution Environment
• Index
• Other Books You May Enjoy

جهت دانلود کتاب Embedded Systems Architecture می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.