سامانه های توکار : تاریخچه

سامانه های توکار (Embedded Systems)
بخش سوم : تاریخچه
در سال های ابتدایی پیدایش کامپیوترها (1930 تا 1940 میلادی)، کامپیوتر ها در بسیاری از موارد جهت انجام یک وظیفه خاص قابل استفاده بودند، اما آن ها جهت انجام بیشتر وظایفی که کامپیوترهای توکار امروزی قادر به انجام آن هستند  بسیار بزرگ و گران بودند. هرچند گذر زمان تصور کلی از ردیف قطعات الکترومکانیکی سنتی به کنترل کننده های قابل برنامه نویسی را تغییر داد. این اتفاق از طریق قطعات نیمه هادی جهت استفاده در کامپیوتر ها صورت پذیرفت.
اولین سامانه توکار قابل مقایسه با سامانه های امروزی، کامپیوتر هدایت گر پروژه آپولو بود که توسط چارلز استارک دراپر در آزمایشگاه تجهیزاتی دانشگاه MIT بوجود آمد. در شروع کار این پروژه، کامپیوتر هدایتگر آپولو به عنوان پرریسک ترین موضوع در پروژه آپولو مطرح شده بود، در آن هنگام از جدیدترین مدارهای جامع یکپارچه جهت کاهش اندازه و وزن کامپیوتر در این پروژه استفاده شده بود.
اولین سامانه توکار که به تولید انبوه رسید، کامپیوتر هدایت کننده Autometics D-17 برای موشک سه مرحله ای Minuteman  بود که در سال 1961 عرضه شد، این سامانه که از فن آوری ترانزیستورهای منطقی ساخته شده بود دارای یک هارددیسک بعنوان حافظه مرکزی خود بود، زمانی که در سال 1966 موشک Minuteman II به مرحله تولید رسید، D-17 با کامپیوتر جدیدی جایگزین شده بود که اولین کامپیوتری بود که در آن از مدارهای مجتمع با ظرفیت بالا استفاده می شد.
این برنامه تنها قیمت IC های چهارگانه ضرب منطقی  را از مبلغ هرکدام 1000دلارامریکا به هرکدام 3دلارامریکا کاهش داده بود و اجازه داده بود تا از آن ها در محصولات تجاری بتوان استفاده کرد. از زمان اولین کاربردهای این تجهیزات در دهه 1960، سامانه های توکار کاهش قیمت پیدا کردند و این سیستم ها یک جهش چشمگیر در قدرت پردازش و عملیاتی بوجود آوردند. برای مثال نخستین میکروپروسسور یعنی Intel4004 برای ماشین حساب ها و دیگر سیستم های کوچک طراحی شده بود، اما هنوز نیازمند تعداد زیادی حافظه خارجی و چیپ های پشتیبان بود.
در سال 1978 انجمن ملی سازه های مهندسی  استانداردی را برای میکروکنترل کننده های قابل برنامه نویسی شامل هر کنترل کننده قرارگرفته در کامپیوتر از قبیل کامپیوتر های تک بورد،شمارشی و کنترل کننده های مبتنی بر رویداد وضع نمود.
بهای تمام شده ریزپردازنده ها و ریزکنترل کننده ها باعث شد تا مولفه های آنالوگ مبتنی بر تکمه از قبیل نیروسنج ها و خازن های ناپایدار یا تکمه های پایین و بالا زننده یا تکمه های بازخوانی با یک ریزپردازنده در برخی از محصولات مصرفی جایگزین شوند. در میانه های دهه 1980 میلادی بیشتر اجزای سیستم های خارجی سابق در یک چیپ پردازنده جمع شوند و این فرم جدید ریزکنترل کننده ها اجازه استفاده همه جانبه از آن ها را فراهم آورد. پایان دهه 1980 با رشد سریع و استثنایی قطعات الکترونیکی همراه بود.
مجتمع سازی ریزکنترل کننده ها باعث رشد سریع استفاده از سیستم های توکار در جاهایی شد که یک کامپیوتر قدیمی قابل استفاده نبود.
یک ریزکنترل کننده همه کاره و نسبتاً کم قیمت ممکن است خیلی از اوقات جهت انجام همان وظایفی که تعداد زیادی از مولفه های جدا از هم انجام می دهند برنامه ریزی شود، هرچند در این زمینه یک سامانه توکار معمولا پیچیده تر از یک سیستم قدیمی است و بیشتر این پیچیدگی در خود ریزکنترل کننده می باشد، در اینجا ممکن است تعداد بسیار کمی از مولفه های اضافی مورد نیاز باشد و بیشتر کار طراحی و در نرم افزار به کار می رود، ماهیت ناملموس نرم افزار کار را برای تولید نمونه اولیه و آزمایش نمونه های بازبینی شده و مقایسه آن با طرح و ساختمان یک مدار جدید که در یک پردازنده توکار استفاده شده است آسان تر ساخته است.