HỆ THỐNG NHÚNG & ROBOTICS

TK VI MẠCH & PHẦN CỨNG

XỬ LÝ TÍN HIỆU & ỨNG DỤNG

TƯƠNG TÁC NGƯỜI - MÁY

Hệ Thống Nhúng và Robotics

Hệ thống nhúng là một hệ thống được thiết kế cho mục đích chuyên biệt, ở đó máy tính được đóng gói hoàn toàn nằm bên trong thiết bị mà nó điều khiển. Không giống như một máy tính thông thường được thiết kế cho các mục đích chung, đa dạng (gọi tắt là máy tính mục đích chung), như máy tính cá nhân (PC), một hệ thống nhúng thực hiện các nhiệm vụ được xác định trước trong những yêu cầu rất cụ thể. Bởi vì hệ thống được thiết kế riêng cho một nhiệm vụ cụ thể, những kĩ sư thiết kế có thể tối ưu nó, làm giảm kích thước và chi phí của sản phẩm. Hệ thống nhúng thông thường được sản xuất hàng loạt với hàng triệu sản phẩm, vì thế tổng chi phí tiết kiệm được có thể rất lớn dù cho chi phí tiết kiệm trên mỗi sản phẩm là nhỏ.

Một vài ví dụ của hệ thống nhúng bao gồm ATMs, điện thoại di động, máy in, máy điều nhiệt, máy tính, và máy trò chơi điện tử. Các máy tính cầm tay hay thiết bị trợ giúp cầm tay (PDA) cũng được xem là những hệ thống nhúng bởi vì bản chất thiết kế phần cứng của chúng, mặc dù chúng có thể được mở rộng hơn về khía cạnh phần mềm.

Lĩnh vực nghiên cứu hệ thống nhúng là một lĩnh vực có tiềm năng phong phú bởi vì nó kết hợp 2 yếu tố. Đầu tiên, kĩ sư thiết kế hệ thống luôn luôn có quyền điều chỉnh cả thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm, không giống như tính toán trên máy tính mục đích chung. Thứ hai, hệ thống nhúng được xây dựng dựa trên các rất nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm kiến trúc máy tính (kiến trúc vi xử lý và vi kiến trúc, thiết kế hệ thống bộ nhớ), trình biên dịch, bộ lập lịch/hệ điều hành, và hệ thống thời gian thực. Hợp nhất 2 yếu tố trên có nghĩa là những rào cản giữa các lĩnh vực trên có thể được xóa bỏ, tận dụng được sức mạnh tổng hợp của các lĩnh vực và hệ quả là sự tối ưu hệ thống đạt được còn lớn hơn tổng những phần đơn lẻ trên hợp lại.

Một thử thách với hệ thống nhúng là làm sao mang tới hiệu năng được dự đoán tốt. Rất nhiều hệ thống nhúng (ví dụ hệ thống chống bó cứng trên xe hơi) có yêu cầu về thời gian thực; nếu tính toán không được hoàn thành trước thời hạn, hệ thống sẽ được coi là thất bại, và có thể làm tổn hại đến người sử dụng. Không may, rất nhiều tính năng tăng cường hiệu năng mà làm cho máy tính cá nhân có tốc độ nhanh hơn lại đồng thời làm cho hệ thống khó có thể dự đoán được hiệu năng một cách chính xác. Những tính năng đó bao gồm pipelined và lệnh out-of-order đang được áp dụng trong các vi xử lý, cũng như cache trong hệ thống bộ nhớ. Vì thế thử thách cho những người nghiên cứu hệ thống nhúng là phải phát triển những cách thức tiếp cận để thiết kế những hệ thống tốc độ cao với hiệu năng có thể dự đoán dễ dàng, hoặc tăng sự do lường chính xác những hệ thống phức tạp nhưng nhanh đang tồn tại.

Hướng nghiên cứu hệ thống nhúng của chúng tôi bao gồm những vấn đề của hệ thống phần mềm và nền tảng phần cứng trên hệ thống nhúng. Hướng tiếp cận của chúng tôi trong việc nghiên cứu các vấn đề phức tạp là để hiểu, đơn giản hóa, xây dựng và kiểm tra. Chúng tôi cố gắng giữ mọi thứ đơn giản và tối ưu nhất có thể, để làm sao không hi sinh tính toàn vẹn của hệ thống. Chúng tôi xây dựng những hệ thống thực tế, sau khi đã được giả lập để kiểm tra và đo lường kết quả. Chúng tôi test những hệ thống chúng tôi trong thời gian dài để đảm bảo rằng chúng có thể hoạt động ổn định.

Những hướng nghiên cứu chính về Hệ Thống Nhúng trong khoa Kỹ Thuật Máy Tính

  • Thiết kế các hệ thống nền tảng sử dụng các vi xử lý hiện đại, phù hợp nhu cầu học và áp dụng thực tế hiện nay
  • Thiết kế các hệ thống trợ giúp trong lĩnh vực y sinh ứng dụng máy tính và thiết bị cầm tay.
  • Thiết kế các hệ thống RFID ứng dụng cho tự động hóa sản xuất.
  • Thiết kế hệ thống nhạc nước
  • Thiết kế các hệ thống sử dụng wireless sensor network.
  • Thiết kế các hệ thống điều khiển robot ứng dụng trong điều khiển máy móc, thiết bị.
  • Thiết kế ứng dụng các hệ thống smart home.