نظام مضمن

الأنظمة المضمنة: (المدمجة) هي أنظمة لمعالجة المعلومات وتكون مضمنة في منتج أكبر وهي عادة ما تكون غير مرئية مباشرة للمستخدم، ويكون الهدف الأساسي من شراء المنتج، ليس الأنظمة المدمجة بحد ذاتها، بل المنتج الذي يحوي تلك الأنظمة والوظائف التي تقوم بها، والأنظمة المدمجة هي معالجات ما بعد الحواسيب الشخصية، إذ أن معالجة المعطيات لم يعد مقتصرا على أجهزة الحاسوب ذات الوظائف العامة، بل أصبح جزء أساسي من طيف واسع من الأجهزة بحيث أصبحت تلك الأنظمة متخصصة بالقيام بوظيفة محددة، أمثلة على أنظمة المدمجة تشمل أنظمة معالجة المعلومات في أجهزة الاتصالات السلكية واللاسلكية، نظم النقل والمعدات في تصنيع الإلكترونيات الاستهلاكية.

والأنظمة المدمجة مصممة لأغراض محددة، كالتحكم أو الاتصال أو التخاطب مع المستخدم من خلال واجهة تخاطبية، وغالبا ما تقوم بوظيفتها بالزمن الحقيقي، وهي غالبا ما تكون جزء من منظومة أكبر (قد تشمل عناصر ميكانيكية والكيان الصلب hardware)
يجتمع فيها الكيان الصلب HW مع العتاد البرمجي SW في بيئة واحدة ليحققوا التكامل المطلوب حيث يقود فيها العتاد البرمجي العتاد الصلب من اجل تنفيذ المهمة أو المهمات المطلوبة منه. وباختصار هي عبارة عن (أجهزة كمبيوتريه لأغراض خاصة أومحدوده بدقة عالية)، بخلاف الحواسيب التي هي أجهزة كمبيوتر لأغراض عامة.
وتعرف أيضا بـ الأنظمة المتضمنة أو الأنظمة المطمورة. 

تحوي جميع الأنظمة المدمجة على نواة أو نوى تقوم بعملية المعالجة، قد تكون متحكم صغري أو معالجات الإشارة الرقمية digital signal processors ويعتبر الجزء الأهم من المكونات الفيزيائية للأنظمة المدمجة

الأنظمة المدمجة هي أنظمة مصممة خصيصيا للقيام بمهمة أو مهمات محددة، لذلك فمن المتاح للمصممين أن يأمثلوا (optimize) الأنظمة المدمجة بجعلها أصغر ما يمكن، لا تستهلك الكثير من القدرة، وتقوم بوظيفتها بوثوقية عالية.

السمات العامة للأنظمة المدمجة

غالبا ما تكون الأنظمة المدمجة مرتبطة مع البيئة من خلال حساسات ومفعلات actuators تتلقى المعطيات من البيئة لتقوم بناء على نتائج معالجة تلك المعطيات بالقيام بوظيفة محددة.
تتسم الأنظمة المدمجة بسمات رئيسة:
أ) يمكن الاعتماد عليها:
1)الوثوقية: هي احتمالية عدم فشل النظام في القيام بالوظيفة الموكلة إليه.
2)قابلية الصيانية: وهي إمكانية إعادة النظام إلى العمل، بعد حصول عطل خلال وقت قصير
3)الإتاحية: هي احتمالية أن النظام متاح في لحظة زمنية ما، ولتحقيق إتاحية عالية، يجب أن يكون كل من الوثوقية وقابلية الصيانة عاليتين.
4)الأمان: أي أن فشل النظام لن يسبب أذى.
5)أمن المعطيات: يكفل النظام بقاءالمعلومات السرية أمنة، كما أن النظام يضمن أي نوع من الاتصالات التي بحاجة إلى تأكيد هوية.
ب) هي أنظمة فعالة:
1) فعالة من حيث الكلفة.
2)فعالة من حيث الوزن: إذ يجب أن تكون أخف ما يمكن.
3)فعالة من حيث الطاقة: يجب أن تستهلك أقل قدر ممكن من الطاقة مع ضمان قيامها بوظيفتها بالشكل المطلوب.
4)فعالة من حيث حجم كود البرنامج: كل التعليمات التي ستنفذ في النظام، يجب أن تكون مخزنة ضمن النظام، والأنظمة المدمجة عادة لا تحوي قرصا صلبا.
5) فعالة من حيث العمل في الزمن الحقيقي: المقصود بعبارة "العمل بالزمن الحقيقي" هو أن النظام لا يحتمل أي تأخير أي أن النظام يستجيب فورا لأي تغير يحدث بالبيئة المحيطة بعمل مقابل لهذا التغير دون أي تأخير زمني.
ج) هي أنظمة تقوم بعملها خلال الزمن المحدد لإنهاء العمل.
د)هي أنظمة تقوم بوظيفة محددة، أي لا تقوم بوظائف متنوعة.
ه)وهي أنظمة لا تستخدم - بشكل عام - وحدات التخاطب المألوفة في الحواسيب كالفأرة ولوحة الكتابة والشاشة، بل تستخدم الأزرار ودولاليب تحكم وغيرها، ولذلك لا يلاحظ المستخدم وجود أي نمط للمعالجة المعطيات، ولهذا السبب، تسمى هذه الأنظمة أحيانا بالحواسيب الداخلية.
ح)هي أنظمة هجينة في أغلب الحالات: أي أنها تحوي أجزاء تماثلية وأجزاء رقمية، الأولى تستخدم قيم معطيات تماثلية والثانية قيم معطيات رقمية (متقطعة).
ك)الأنظمة المدمجة عادة ما تكون أنظمة تفاعلية: بمعنى انها تتفاعل مع البيئة، فتبقى مستعدة لإستقبال أي معطيات جديدة من البيئة ومعالجتها ومن ثم توليد خرج مناسب، حسب البرنامج الذي زودت به، فهي دائما في حالة تفاعل مستمر مع البيئة بوتيرة تحددها تلك البيئة.

تحديد مواصفات النظام Specifications

وتتضمن تحديد الوظائف والمهام المطلوبة من النظام مع وصف واضح ودقيق لكل وظيفة بشكل بعيد عن الغموض، ولا ينبغي أن يفرض شيئا من حيث ألية تنفيذ تلك الوظائف أو المهام.كما يجب أن يتضمن التوصيف ذكرا لكل الشروط الوظيفية والغير الوظيفية المفروض توافرها في ذلك النظام.

تشكيل النماذج والوحدات Modeling

هي عملية التصور والتخيل للنظام مع اعادة ترتيب للمرحلة الأولى وفيها يتم إنشاء نموذج الكيان الصلب ونموذج الكيان البرمجي

مرحلة التجميع وتحسين الأداء synthesis and optimization

وفيها يتم تجميع الوظائف مع بعضها البعض ليتم اختبارها في المرحلة اللاحقة كما يتم فيها عملية تحسين للتصميم بشكل عام

مرحلة التحقق والإثبات Validations

وفيها يتم اختبار التصميم عن طريق إحدى بيئات المحاكاة وذلك للتأكد من سلامة التصميم والتأكد من أن النظام يقوم بالوظائف المطلوبة منه كاملة.

مرحلة التنفيذ: Implementations

وهي المرحلة الأخيرة من مراحل تصنيع الأنظمة المضمنة وفيها يتم بناء النظام بشكله الأخير ثم يختبر بشكل عملي قبل طرحه في الأسواق
السؤال التالي ماذا يمكن ان تحتوي الأنظمة المضمنة ؟