Máy tính nhúng là gì?

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường dùng thuật ngữ máy tính để chỉ các hệ thống máy tính để bàn, máy tính xách tay, hệ thống máy chủ, v.v Các loại máy tính này thuộc về lớp máy tính thông dụng, bởi chúng được thiết kế với phần cứng và hệ điều hành để dùng cho nhiều mục đích ứng dụng khác nhau.

Bên cạnh đó, còn tồn tại một số lượng khổng lồ những sản phẩm và thiết bị chẳng hạn điện thoại thông minh, tivi thông minh, điều hòa, tủ lạnh, … mà chúng ta thường không gọi chúng là máy tính, tuy nhiên chúng lại chứa đựng bên trong một hệ thống máy tính dùng cho mục đích điều khiển hoạt động của sản phẩm đó. Những hệ thống máy tính như vậy được gọi là hệ thống máy tính nhúng.

Ngày nay, các loại hệ thống nhúng như vậy có mặt trong rất nhiểu chủng loại sản phẩm từ những sản phẩm dân dụng phục vụ cuộc sống hàng ngày như máy nghe nhạc, đầu phát DVD, điện thoại, ti-vi, tủ lạnh, … đến những sản phẩm trong các ngành công nghiệp ô-tô, hàng hải, hàng không, vũ trụ,… Phần lớn các thiết bị chỉ chứa một hệ thống nhúng trong nó, tuy nhiên nhiều sản phẩm chẳng hạn ô-tô có thể bao gồm từ hàng chục tới hàng trăm hệ thống nhúng đảm nhiệm các chức năng khác nhau trong sản phẩm đó.

Trong công nghiệp, hệ thống máy tính nhúng được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống quản lý nhà máy, tự động hóa nhà máy, hay các dây chuyền sản xuất hoặc kiểm tra sản phẩm. Hầu hết các sản phẩm máy tính nhúng trong công nghiệp đều được sử dụng cho một chức năng duy nhất như quản lý sản xuất hay quản lý sản phẩm.

Như vậy, hiểu một cách đơn giản thì thuật ngữ máy tính nhúng được dùng để chỉ bất cứ hệ thống máy tính nào được dùng như một thành phần cấu thành nên một sản phẩm, mà bản thân sản phẩm đó không thường được gọi là máy tính. Do chỉ là một thành phần của một sản phẩm nào đó cho nên các hệ thống máy tính nhúng thường được thiết kế và tối ưu về cả mặt phần cứng và phần mềm với một chức năng chuyên dụng cho sản phẩm đó.

Nói cách khác, một hệ thống nhúng không thể dùng cho mục đích khác với mục đích mà nó được thiết kế. Chẳng hạn, một hệ thống máy tính nhúng trong máy giặt không thể dùng để điều khiển tủ lạnh được. Khả năng tương tác của người dùng với các hệ thống này là rất hạn chế. Chẳng hạn, người sử dụng không thể sửa đổi hoặc cài đặt thêm phần mềm ứng dụng cho hệ thống máy tính nhúng trong một chiếc tủ lạnh, điều này chỉ có thể thực hiện bởi nhà sản xuất.

Sự phát triển của máy tính nhúng

Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của điện thoại thông minh smartphone và công nghệ thông tin. Một hệ thống máy tính nằm gọn trong một con chip hay một bo mạch không còn là điều bất ngờ nữa. Như đối với smartphone, nó là một hệ thống máy tính cơ bản sử dụng HDH Android, có đủ chip với xung nhịp, ram thậm chí lên tới 6GB hay 8GB (gấp mấy lần máy tính 386 đời đầu) card màn hình, màn hình, thiết bị ngoại vi như bàn phím, màn hình cảm ứng (thay con chuột) camera và các công cụ cảm ứng khác.

Từ đó ra đời một thế hệ chip mới chip tích hợp cả hệ thống SoC hay là System on a Chip. Với 1 SoC, nhà phát triển có thể thiết kế ra các bo mạch khác nhau với các cổng IO thông dụng khác nhau như USB, LAN, WIFI, IR, CSI v.v. để phục vụ cho các nhà phát triển thứ cấp tạo ra các sản phẩm thông minh trên đó (ngoài điện thoại thông minh). Các sản phẩm thông minh này với sự kết nối liên tục với Internet sẽ tạo ra mạng lưới các sản phẩm thông minh được kết nối với nhau qua Internet, RF hay Bluetooth … và tạo thành Internet vạn vật (Internet of Things)

Nói một cách đơn giản, như trước kia, mạng Internet được kết nối với bởi các mạng của các mạng của các mạng nhưng chủ yếu các nodes trên mạng vẫn là một máy tính để bàn, máy tính xách tay hay máy chủ. Thì bây giờ mạng Internet được kết nối không chỉ máy tính nữa mà cả các thiết bị thông minh khác như Tivi, Điều hòa, Tủ lạnh v.v.

Ngoài ra, khi máy tính nhúng trở nên dễ tiếp cận hơn, nó trở thành một sản phẩm đơn giản mà bất cứ ai có một ý tưởng về một thiết bị thông minh nào đó có thể sẵn sàng phát triển nó bằng cách mua thiết bị, lập trình, và đưa ra ngoài thế giới.

Tương lai của máy tính nhúng

Trên hành trình tiến hóa công nghệ, các thiết bị nhúng hoặc máy tính nhúng đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ và có tương lai rộng mở. Với khả năng tích hợp phần cứng và phần mềm mạnh mẽ trên một dạng nhỏ gọn, máy tính nhúng đang trở thành trái tim của hệ thống thông minh và Internet of Things (IoT).

Trước tiên, các thiết bị nhúng sẽ tiếp tục trở nên nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng hơn. Công nghệ sản xuất mới, như vi điều khiển thế hệ tiếp theo và vi mạch tích hợp cao, sẽ giúp giảm kích thước và tiêu thụ năng lượng của các thiết bị này. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như y tế, xe tự hành, nhà thông minh và nhiều lĩnh vực khác.

Thứ hai, khả năng xử lý và tính toán của máy tính nhúng sẽ tiếp tục tăng lên đáng kể. Với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning), các thiết bị nhúng sẽ có khả năng phân tích và xử lý dữ liệu phức tạp ngay tại nguồn, mà không cần phải truyền dữ liệu lên đám mây. Điều này mang lại hiệu suất cao hơn và giảm độ trễ trong việc xử lý thông tin, giúp tăng cường tính năng tự động và thông minh của các hệ thống.

Thứ ba, máy tính nhúng sẽ trở thành một phần không thể thiếu trong sự phát triển của IoT. Với khả năng kết nối mạng, các thiết bị nhúng có thể giao tiếp và tương tác với nhau, tạo thành một hệ thống phức tạp và linh hoạt. Các ứng dụng IoT như quản lý năng lượng, kiểm soát tự động, quan sát và thu thập dữ liệu sẽ dựa vào sự hiện diện của máy tính nhúng.

Cuối cùng, việc sử dụng máy tính nhúng sẽ lan rộng sang nhiều lĩnh vực mới. Từ công nghiệp, nông nghiệp, giáo dục cho đến giải trí và thể thao, các thiết bị nhúng sẽ được tích hợp vào

cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Ví dụ, trong lĩnh vực y tế, máy tính nhúng có thể được sử dụng để theo dõi sức khỏe, phát hiện bất thường và cung cấp chẩn đoán tự động.

Tương lai của các thiết bị nhúng là rất sáng, với tiềm năng để tạo ra một môi trường thông minh, liên kết và tiện ích cho con người. Sự phát triển của công nghệ sẽ tiếp tục định hình và mở ra cơ hội mới cho máy tính nhúng, giúp chúng trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Một phần bài viết này được tạo ra bởi Trí tuệ nhân tạo (AI)