Bagaimana pengembangan tertanam telah berkembang selama dua dekade terakhir
Seperti halnya area pengembangan lainnya, pengembangan sistem tertanam seperti lautan:Arus dalam sebagian besar tetap sama, di bawah permukaan yang jarang terjadi. Dengan risiko tenggelam dalam perumpamaan, maksud saya adalah bahwa fondasi pengembangan tertanam pada dasarnya sama sekarang seperti ketika para insinyur harus membalik sakelar sakelar pada mikrokomputer bawaan untuk menjalankan kode mesin. Seperti para insinyur itu, kami masih mencoba memantau peristiwa eksternal dan merespons dengan tepat. Cara kami mencapainya terus berubah.
Di permukaan, perangkat keras, perangkat lunak, dan metode yang digunakan untuk membangun sistem tertanam terus menjadi lebih baik – atau paling tidak, berbeda. Sebagai ukuran perubahan itu, survei Embedded dari 1999, 2009 dan 2019 menawarkan gambaran tentang bagaimana pengembangan tertanam telah berkembang selama dua dekade terakhir.
Faktanya, setiap pertanyaan survei itu sendiri mencerminkan sebagian dari perubahan itu. Survei tahun 1999 memiliki bagian besar dengan pertanyaan yang menanyakan tentang kompiler silang, metodologi desain berorientasi objek dan emulator dalam sirkuit tetapi relatif sedikit pada sistem operasi. Pada tahun 2009, survei telah menghapus bagian-bagian tertentu dan memasukkan lebih banyak tentang desain multiprosesor, sistem operasi dan Linux yang disematkan secara khusus, tetapi topik seperti Internet of Things (IoT) dan kecerdasan buatan (AI) tidak ada dalam radar siapa pun. Dalam survei 2019, topik tersebut dan bersama dengan keamanan menunjukkan minat yang luas dan penggunaan aktif.
Sulit untuk mencoba membandingkan rincian survei ini, karena metodologi survei berubah secara signifikan pada tahun 2009. Dalam beberapa kasus, pertanyaan umum yang sama diperluas menjadi pertanyaan pilihan ganda di mana lebih dari satu jawaban diperbolehkan. Itu menambah ketidakpastian pada interpretasi apa pun. Anda akan melihat ini dalam diskusi tentang kemampuan desain. Selain itu, beberapa hasil di bawah ini tidak memiliki data yang sesuai dari survei 1999, jadi Anda hanya akan melihat 2009 dan 2019 untuk itu. Terakhir, perlu diingat bahwa margin kesalahan dalam hasil biasanya berkisar dari sekitar 3% hingga lebih dari 6%, sehingga perbandingan yang mendetail berisiko. Terakhir, sebagai seseorang yang telah menjelajahi kedalaman yang menyedihkan (metafora itu lagi) dari manipulasi statistik, setelah melakukan penelitian survei kuantitatif dan pembandingan kinerja sistem dalam karier sebelumnya, angka-angka ini hanya untuk tujuan hiburan. Saya pasti menemukan mereka begitu.
Fokus dan kemampuan aplikasi
Bagaimana segmen aplikasi teratas untuk desain tersemat bergeser selama dekade terakhir? Meskipun industri dan konsumen tetap berada di lima besar, desain untuk aplikasi otomotif dan IoT mulai mendominasi (Tabel 1). Mungkin ini adalah taruhan aman yang dirancang untuk apa yang kami sebut datacomm pada tahun 2009 termasuk dalam komunikasi pada tahun 2019.
Bagaimana sifat desain berubah selama dua dekade terakhir? Survei 1999 menanyakan banyak pertanyaan tentang membangun teknologi Web ke dalam desain. Yang sangat menarik dalam mempelajari survei tahun 1999 adalah bahwa 43% responden mengatakan mereka tidak berencana untuk melakukannya tetapi 14% mengatakan mereka. Saya tidak tahu apa sebenarnya yang dimaksud dengan "teknologi Web" dalam pertanyaan itu, tetapi semoga tidak ada yang mencoba menyematkan server httpd ke dalam sistem mereka.
Secara lebih umum, Tabel 2 menunjukkan bagaimana tiga kemampuan desain utama telah berevolusi. Satu-satunya perubahan nyata adalah peningkatan besar dalam desain terhubung dari 35% di awal milenium menjadi sedikit di atas 90% bahkan satu dekade lalu. (Saya berpendapat bahwa metodologi survei meninggalkan jaringan dan nirkabel berpotensi dapat dipertukarkan, tetapi jumlah mereka secara statistik menunjukkan tingkat terhubung . yang sama desain pada tahun 2009 dan 2019.)
Demikian pula, pengembang tertanam telah membangun desain bertenaga baterai setidaknya selama satu dekade. Terkadang industri lupa bahwa desain bertenaga baterai sudah ada jauh sebelum munculnya IoT dan perangkat yang dapat dikenakan.
Baik untuk diingat bahwa C/C++ tidak selalu menjadi bahasa yang dominan untuk pengembangan tertanam (Gambar 1). Faktor dalam beberapa tanggapan lain yang terkubur dalam setiap survei, dan kemungkinan munculnya prosesor berkinerja lebih tinggi mengurangi kebutuhan akan kode tingkat perakitan. Nah, itu dan fakta bahwa hanya sekitar 37% proyek yang datang sesuai jadwal – angka yang tidak berubah secara signifikan pada tahun 2019 meskipun ada keinginan yang dinyatakan pada tahun 2009 untuk memperbaiki proses pengembangan (lihat Gambar 6 di bawah).
klik untuk gambar lebih besar Gambar 1:Bahasa pengembangan teratas (% responden).
Pada akhir tahun 2009, sistem operasi (OS) open source mulai menggantikan penggunaan OS komersial. Pada 2019, tren itu terus berlanjut. Yang menarik di sini adalah bahwa perpindahan OS komersial tidak semata-mata karena munculnya OS open-source. OS kustom/in-house juga terus menemukan penggunaan yang lebih besar (Gambar 2).
klik untuk gambar lebih besar Gambar 2:Jenis sistem operasi (% responden).
Arsitektur prosesor
Meskipun penggunaan arsitektur 32-bit tetap sama selama dekade terakhir, arsitektur 64-bit meningkat secara signifikan (Gambar 3). Orang akan menduga bahwa ini adalah tren evolusioner sederhana karena pengembang beralih ke lebar bit yang lebih lebar – dari 8-bit ke 16-bit ke 32-bit ke 64-bit – karena pengembang mencari kinerja prosesor yang lebih besar dan siklus memori yang lebih efisien termasuk pengambilan instruksi .
klik untuk gambar lebih besar Gambar 3:Arsitektur prosesor (% responden).
Prosesor terpisah vs perangkat multicore
Mungkin tren yang paling jelas di tahun 2010 adalah pengurangan desain dari beberapa chip prosesor ke perangkat multicore – dari beberapa chip dengan prosesor yang sama ke perangkat multicore yang homogen atau dari beberapa chip dengan prosesor yang berbeda ke perangkat multicore yang heterogen (Gambar 4).
klik untuk gambar lebih besar Gambar 4:Chip prosesor individual versus prosesor multicore (% responden).
Penggerak keputusan prosesor
Faktor utama yang mendorong pilihan prosesor tidak berubah dalam dua dekade (Gambar 5). Ketersediaan alat pengembangan perangkat lunak masih menjadi pilihan utama. Beralih dalam kode mesin pada panel bukanlah ide yang baik bagi siapa pun. Yang menarik di sini adalah bahwa keakraban dengan arsitektur kehilangan kepentingan utama sejak awal milenium, dan baik biaya maupun kemampuan IO/periferal terus merosot (relatif) penting.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 5:Faktor pilihan prosesor (% responden).
Tantangan teknologi
Terakhir, bagaimana persepsi berubah tentang tantangan teknologi teratas yang akan datang? Jika kita melihat lima tantangan teratas yang tercantum dalam survei 2009 dan 2019, integrasi, kompleksitas kode, dan perangkat lunak terus menjadi perhatian utama. Yang menarik di sini adalah bahwa kekhawatiran tentang proses pembangunan telah memudar dalam dekade terakhir, diganti dengan kekhawatiran tentang daya dan keamanan yang rendah. Faktanya, munculnya kekhawatiran keamanan dan langkah-langkah yang diambil untuk mengurangi ancaman membentuk sebagian besar survei tahun 2019. Pada tahun 2009, hanya 3% responden yang menyatakan keamanan sebagai perhatian. Seperti disebutkan sebelumnya, tingkat rendah yang serupa secara statistik dalam kinerja tepat waktu proyek pada tahun 2009 dan 2019 menunjukkan bahwa pergeseran kepentingan relatif pada tahun 2019 mengenai proses pembangunan kurang berkaitan dengan keberhasilan nyata dalam hal itu dan lebih berkaitan dengan munculnya masalah yang lebih kritis.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 6:Tantangan teknologi teratas (% responden).
Jadi apa artinya semua ini untuk tahun 2020?
Kami mungkin memperkirakan dari hasil ini untuk menyarankan bahwa masalah seperti alat pengembangan perangkat lunak dan mengelola ukuran kode akan tetap penting, dan karakteristik prosesor seperti kinerja dan periferal akan menjadi relatif penting. Di sisi lain, kemunculan hanya beberapa teknologi baru di tahun 2020 seperti alat pengembangan tanpa kode, komputasi kuantum, dan inti AI yang mendukung model jaringan saraf yang dapat dilatih di lapangan tampaknya akan menghadirkan penyebab perubahan dramatis dalam tantangan desain. Tapi apakah mereka akan melakukannya?
Sistem tertanam masih akan memerlukan alat untuk menulis (atau menghasilkan) kode dan mungkin perlu melakukannya untuk desain perangkat keras multiprosesor heterogen yang lebih kompleks. Desain tersebut masih perlu berinteraksi dengan dunia fisik tetapi sifat antarmuka mungkin menjauh dari antarmuka bawaan dari sensor atau perangkat rekan yang bekerja sama. Permintaan akan lebih banyak fungsionalitas akan terus meningkat, mendorong kebutuhan akan performa yang lebih tinggi dan kemampuan yang ditingkatkan dari perangkat keras yang mampu menjalankan aplikasi yang lebih canggih. Pada akhirnya, desain sistem tertanam untuk dekade baru ini masih perlu berinteraksi secara lebih efisien dengan sumber data, mengeksekusi kode yang lebih kompleks dengan latensi minimal dan menangani ancaman keamanan yang lebih canggih – sambil mengonsumsi arus minimal dari sumber daya ultra rendah. Kami mungkin akan menggunakan pendekatan yang sangat berbeda, tetapi tujuannya akan tetap sama.
Periksa tiga survei yang dikutip di sini untuk tahun 1999, 2009 dan 2019 dan beri tahu kami kesimpulan atau prediksi sendiri di bagian komentar di bawah.
