임베디드 개발이 지난 20년 동안 어떻게 발전해 왔는지

모든 개발 영역과 마찬가지로 임베디드 시스템 개발은 바다와 같습니다. 깊은 해류는 거의 변하지 않는 표면 아래에 대체로 동일하게 유지됩니다. 이 비유에 빠질 위험이 있지만 내 요점은 엔지니어가 기계어 코드를 실행하기 위해 내장형 마이크로컴퓨터의 토글 스위치를 켜야 했던 때와 임베디드 개발의 기초가 근본적으로 동일하다는 것입니다. 그 엔지니어들처럼 우리는 여전히 외부 이벤트를 모니터링하고 적절하게 대응하려고 노력하고 있습니다. 우리가 그곳에 가는 방법은 계속 변하고 있습니다.

표면적으로는 임베디드 시스템을 구축하는 데 사용되는 하드웨어, 소프트웨어 및 방법이 계속해서 향상되고 있습니다. 이러한 변화를 측정하기 위한 일환으로 Embedded의 1999년, 2009년 및 2019년 설문조사는 지난 20년 동안 임베디드 개발이 어떻게 발전해 왔는지에 대한 스냅샷을 제공합니다.

사실, 각 설문조사의 질문 자체는 그 변화의 일부를 반영합니다. 1999년 조사에는 크로스 컴파일러, 객체 지향 설계 방법론 및 회로 내 에뮬레이터에 대한 질문이 포함된 많은 섹션이 있었지만 운영 체제에 대해서는 상대적으로 적었습니다. 2009년까지 설문 조사에서는 이러한 특정 섹션을 삭제하고 다중 프로세서 설계, 운영 체제 및 특히 임베디드 Linux에 대한 더 많은 정보를 포함했지만 사물 인터넷(IoT) 및 인공 지능(AI)과 같은 주제는 아무도 눈치채지 못했습니다. 2019년 설문조사에서 이러한 주제와 보안에 대한 광범위한 관심과 적극적인 사용이 나타났습니다.

2009년까지 설문조사 방법이 크게 변경되었기 때문에 이러한 설문조사의 세부 사항을 비교하려고 시도하기 어렵습니다. 경우에 따라 동일한 일반 질문이 하나 이상의 답변이 허용되는 객관식 질문으로 확장되었습니다. 그것은 모든 해석에 불확실성을 더합니다. 디자인 기능에 대한 논의에서 이를 확인할 수 있습니다. 또한 아래 결과 중 일부는 1999년 조사의 해당 데이터가 부족하므로 2009년과 2019년만 볼 수 있습니다. 마지막으로, 결과의 오차 범위는 일반적으로 약 3%에서 6% 이상이므로 자세한 비교는 위험합니다. 마지막으로, 통계 조작의 유감스러운 깊이(이는 다시 은유)를 탐구하고, 이전 경력에서 정량적 설문 조사 및 시스템 성능 벤치마킹을 수행한 사람으로서, <면책 조항>이 수치는 오락용입니다. 확실히 그렇게 생각했습니다.

애플리케이션 초점 및 기능

임베디드 디자인의 상위 애플리케이션 부문은 지난 10년 동안 어떻게 변했습니까? 산업 및 소비자가 상위 5위 안에 들었지만 자동차 및 IoT 애플리케이션을 위한 설계가 지배하기 시작했습니다(표 1). 우리가 datacomm이라고 부르는 것을 설계하는 것이 안전할 것입니다. 2009년 통신에 포함됨 2019년.

표 1:상위 5개 애플리케이션 부문(% 응답자)

20092019산업30산업32데이터통신24소비자29소비자22IoT25전자기기16통신19항공우주16자동차17

지난 20년 동안 디자인의 본질은 어떻게 바뀌었습니까? 1999년 설문조사에서는 웹 기술을 디자인으로 구현하는 방법에 대해 여러 가지 질문을 했습니다. 1999년 설문 조사에서 특히 흥미로운 점은 응답자의 43%가 계획이 없다고 답했지만 14%는 계획이 있다고 답했다는 것입니다. 나는 그 질문에서 "웹 기술"이 정확히 무엇을 의미했는지 모르지만 아무도 httpd 서버를 시스템에 내장하려고 하지 않기를 바랍니다.

보다 일반적으로 표 2는 세 가지 주요 설계 기능이 어떻게 발전했는지 보여줍니다. 유일한 진정한 변화는 연결된 디자인이 밀레니엄 초의 35%에서 10년 전만 해도 90% 이상으로 크게 향상되었다는 것입니다. (설문조사 방법론이 네트워크 및 무선 잠재적으로 상호 교환 가능하지만 그 합계가 통계적으로 동일한 수준의 연결됨을 나타냄 2009년과 2019년 디자인.)

마찬가지로 임베디드 개발자는 최소 10년 동안 배터리 구동 설계를 구축해 왔습니다. 때때로 업계에서는 IoT와 웨어러블이 등장하기 훨씬 이전에 배터리 구동식 설계가 존재했다는 사실을 잊곤 합니다.

표 2:주요 설계 기능(% 응답자)

199920092019네트워크 연결355949무선 해당 사항 없음3342배터리로 작동됨 해당 사항 없음3534

프로그래밍 언어

C/C++가 임베디드 개발에서 항상 지배적인 언어는 아니라는 점을 기억하는 것이 좋습니다(그림 1). 각 설문조사에 포함된 다른 응답 중 일부를 고려하면 고성능 프로세서의 등장으로 어셈블리 수준 코드의 필요성이 감소했을 가능성이 큽니다. 음, 그리고 약 37%의 프로젝트만이 일정에 맞춰 들어왔다는 사실 - 2009년에 개발 프로세스를 수정하기를 원했음에도 불구하고 2019년에는 크게 변하지 않은 수치입니다(아래 그림 6 참조).

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그림 1:상위 개발 언어(% 응답자).

2009년 말까지 오픈 소스 운영 체제(OS)가 상용 OS의 사용을 대체하기 시작했습니다. 2019년까지 그 추세는 계속되었습니다. 여기서 흥미로운 점은 상용 OS의 대체가 단순히 오픈 소스 OS의 부상 때문이 아니라는 것입니다. 맞춤형/사내 OS도 계속해서 더 많이 사용되었습니다(그림 2).

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그림 2:운영 체제 유형(% 응답자).

프로세서 아키텍처

32비트 아키텍처의 사용은 지난 10년 동안 동일하게 유지되었지만 64비트 아키텍처는 크게 향상되었습니다(그림 3). 개발자가 더 나은 프로세서 성능과 명령어 가져오기를 포함한 더 효율적인 메모리 사이클을 원함에 따라 개발자가 8비트에서 16비트로, 32비트에서 64비트로 더 넓은 비트 폭으로 이동함에 따라 이것이 단순한 진화 추세라고 의심할 수 있습니다. .

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그림 3:프로세서 아키텍처(% 응답자).

별도의 프로세서와 멀티코어 기기

2010년대의 가장 분명한 추세는 다중 프로세서 칩에서 다중 코어 장치로, 즉 동일한 프로세서를 사용하는 다중 칩에서 동종 다중 코어 장치로 또는 다른 프로세서를 사용하는 다중 칩에서 이기종 다중 코어 장치로 설계를 축소한 것입니다(그림 4).

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그림 4:개별 프로세서 칩과 멀티코어 프로세서 비교(% 응답자)

프로세서 결정 동인

프로세서 선택을 이끄는 주요 요인은 20년 동안 변하지 않았습니다(그림 5). 소프트웨어 개발 도구의 가용성은 여전히 ​​최고의 선택입니다. 패널에서 기계어 코드를 토글하는 것은 아무나 좋은 시간이 아닙니다. 여기서 흥미로운 점은 2000년대 초부터 아키텍처에 대한 친숙함이 주요 중요성을 잃었고 비용과 IO/주변 장치 기능 모두 (상대적) 중요성이 계속해서 미끄러졌다는 것입니다.

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그림 5:프로세서 선택 요인(% 응답자).

기술 과제

마지막으로, 다가오는 주요 기술 과제에 대한 인식이 어떻게 바뀌었습니까? 2009년과 2019년 설문조사에 나열된 상위 5개 과제를 살펴보면 통합, 코드 복잡성 및 소프트웨어 도구가 계속해서 주요 관심사였습니다. 여기서 흥미로운 점은 개발 프로세스에 대한 언급된 우려가 지난 10년 동안 사라졌고 대신 저전력 및 보안에 대한 우려로 대체되었다는 것입니다. 실제로 보안 문제의 증가와 위협을 완화하기 위한 조치가 2019년 설문조사의 상당 부분을 차지했습니다. 2009년에는 응답자의 3%만이 보안을 우려 사항으로 언급했습니다. 앞서 언급한 바와 같이, 2009년과 2019년의 프로젝트 정시 성과에서 통계적으로 유사한 낮은 비율은 개발 프로세스와 관련하여 2019년의 상대적 중요성의 변화가 그 점에서 명백한 성공과 관련이 없고 출현과 더 관련이 있음을 시사합니다. 더 중요한 문제

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그림 6:주요 기술 과제(% 응답자).

이 모든 것이 2020년대에 무엇을 의미할까요?

소프트웨어 개발 도구 및 코드 크기 관리와 같은 문제는 여전히 중요할 것이며 성능 및 주변 장치와 같은 프로세서 특성은 상대적으로 중요하지 않을 것이라고 제안하기 위해 이러한 결과를 추정할 수 있습니다. 반면에 2020년대에는 코드가 없는 개발 도구, 양자 컴퓨팅 및 현장 학습 가능한 신경망 모델을 지원하는 AI 코어와 같은 몇 가지 새로운 기술의 등장으로 인해 설계 문제가 극적으로 변할 것으로 보입니다. 하지만 그럴까요?

임베디드 시스템은 여전히 ​​코드를 작성(또는 생성)하기 위한 도구가 필요하며 보다 복잡한 이기종 다중 프로세서 하드웨어 설계를 위해 그렇게 해야 할 것입니다. 이러한 설계는 여전히 물리적 세계와 인터페이스해야 하지만 인터페이스의 특성은 센서 또는 협력하는 피어 장치의 유선 인터페이스에서 더 멀리 이동할 수 있습니다. 더 많은 기능에 대한 수요는 계속 증가할 것이며, 더 정교한 애플리케이션을 실행할 수 있는 하드웨어에서 더 많은 성능과 향상된 기능에 대한 요구가 증가할 것입니다. 궁극적으로, 이 새로운 10년을 위한 임베디드 시스템 설계는 여전히 데이터 소스와 더 효율적으로 인터페이스하고, 최소 대기 시간으로 더 복잡한 코드를 실행하고, 더 정교한 보안 위협을 처리하는 동시에 초저전력 소스에서 최소한의 전류를 소비해야 합니다. 매우 다른 접근 방식을 사용할 가능성이 높지만 목표는 동일하게 유지됩니다.

여기에 인용된 1999년, 2009년 및 2019년에 대한 세 가지 설문 조사를 검토하고 아래 의견 섹션에서 자체 결론 또는 예측을 알려주세요.