Sistem Tertanam

Sistem tertanam adalah sebuah sistem dan aplikasi yang mengandung sedikitnya sebuah central information processing unit (CPU) yang dapat diprogram –umumnya dalam bentuk microcontroller, microprocessor atau pun digital signal processor chip yang digunakan oleh individu yang seringkali tidak menyadari keberadaannya. Sistem ini dapat pula didefinisikan sebagai peralatan elektronis berukuran relatif kecil dan berbasis komputer dalam bentuk chip. Komputer atau CPU sebagai ‘otak’ sistem inilah yang berperan sentral memberikan kemudahan dalam pengoperasian serta meningkatkan fungsi dinamis dan otomatis sistem.

Sistem tertanam biasanya digunakan sebagai komponen inti dari produk lain, dan umumnya berada di dalam atu tertanam pada komponen atau peralatan yang lebih besar. Sistem tertanam dirancang untuk tujuan khusus melakukan satu atau banyak tugas
dalam komputasi yang real-time. Diantara karakteristik sistem ini adalah:

1. didesain dalam satu perangkat terintegrasi antara satu komponen dengan komponen lainnya

2. dirancang untuk melakukan tugas yang khusus, dan tidak untuk tugas-tugas yang umum

3. perangkat lunak untuk sistem ini umumnya berupa firmware, yaitu perangkat lunak untuk berkomunikasi dan berinteraksi secara real-time dengan perangkat keras

Untuk mempelajari dan mengembangkan sistem tertanam ini diperlukan disiplin ilmu yang kuat untuk bidang: elektronika, instrumentasi, algoritma & pemrograman, dan kemampuan aritmatika. Penggunan sistem ini dapat ditemui diantaranya pada
peralatan-peralatan :

1. Elektronika konsumen (consumer electronics) seperti telepon genggam, peralatan global positioning system (GPS), pemutar MP3 (MP3 Player), serta alat rumah tangga semisal microwave dan rice cooker

2. Peralatan Industri (industrial electronic devices) dimana sistem tertanam menjadi komponen penting untuk tugas-tugas produksi dan otomasi fabrikasi produk yang kompleks.Contoh aplikasinya terdapat pada programmable logic controller (PLC) dan sensor cerdas

3. Alat-alat elektromedis (medical electronic devices) semisal peralatan Ultrasonography (USG), detektor denyut jantung,dan alat pengukur gula darah elektronis, maupun alat pencitraan medis (medical imaging)

4. Jaringan komputer (computer networks) seperti pada routers, switches dan wireless access points Sistem tertanam menggunakan perangkat lunak firmware yang bersifat real-time (real-time operating system, RTOS). Berbagai jenis RTOS telah dikembangkan, baik yang proprietary atau pun open source seperti Integrity , Velocity, u-velOSity
QNX, VxWorks dan eCos.

Sistem digital, termasuk didalamnya sistem tertanam, dapat diimplementasikan dengan dua macam cara yaitu melalui rangkaian gerbang logika menggunakan register transfer language (RTL), dan menggunakan prosesor dengan perangkat lunak. Prosesor berbasis RTL yang cukup banyak digunakan diantaranya adalah Field Programmable Gate Array (FPGA) dan Application Specific Integrated Circuits (ASICs).

FPGA tersusun atas modul-modul logika independen yang dapat di konfigurasi oleh pemakai yang di hubungkan melalui kanal-kanal routing yang dapat di program. FPGA mempunyai kelebihan seperti dapat dikonfigurasi oleh pengguna, tidak memerlukan proses fabrikasi, tersedia solusi yang mendukung pengembangan chip VLSI, mampu mengimplementasikan sirkuti logika logic, manufaktur cepat, prototipe berbiaya rendah, dan pemrograman yang singkat untuk fungsi dan kemampuan yang setara dengan ASIC.

Application Specific Integrated Circuits (ASICs) adalah adalah microchip atau semikonduktor yang dirancang untuk aplikasi dengan fungsi yang sangat spesifik atau prosesor untuk keperluan khusus sesuai dengan tujuan chip tersebut dibuat. ASIC biasanya digunakan pada produk elektronik seperti kamera, handycam,
printer, switch dan lain‐lain.
Rancangan ASIC melibatkan banyak fungsi dari sebuah library dan mengintegrasikannya kedalam sebuah sirkuit, dan biasanya didesain dalam format yang dirancang secara khusus untuk tujuan yang khusus. Dengan menggunakan format ini ada beberapa keuntungan yang didapatkan, antara lain penggunaan area yang lebih sedikit, peningkatan performa serta kemampuan pengintegrasian dengan komponen analog. ASIC modern saat ini biasanya terdiri dari processor 32‐bit, blok memori seperti ROM, RAM, EEPROM, dan Flash serta komponen lainnya.

Prinsip kerja chip ASIC pada umumnya sama dengan cara kerja IC lainnya yaitu dengan menggunakan sel logika. Sel logika biasanya diimplementasikan secara elektronis menggunakan dioda atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen‐komponen yang memanfaatkan sifat‐sifat elektromagnetik (relay). Tiap-tiap sel logika mempunyai beberapa jumlah masukan. Biasanya berjumlah dua hingga sepuluh masukan. Sel-sel logika juga mempunyai keluaran yang berjumlah satu atau dua, tergantung dari jenis fungsinya.

Sel logika dan komponen lainnya disusun sedemikian rupa sehingga bisa digunakan untuk keperluan khusus sesuai dengan tugas yang dikerjakannya, dan instruksi yang ditempatkan pada chip tersebut adalah instruksi yang benar‐benar bermanfaat dengan tugas yang akan dilaksanakannya. Biaya teknologi tersebut akan lebih rendah, baik dari segi perancangan maupun proses fabrikasi.