C, gömülü yazılım pazarında neden hakimdir? [kapalı]

Hemen hemen herkes kutsama diyecektir:

performans !

Tamam, C atletik kod yazmaya izin veriyor. Ama sonuçta bunu yapabilen başka diller de var! Ve modern derleyicilerin optimizasyon gücü harika. Mu C başka hiçbir dil olduğu bazı avantajları vardır? Veya alan adında daha esnek araçlara gerek yok mu?

Hemen hemen herkes kutsama diyecektir:

verim!

Bu bir parçası; deterministik kaynak kullanımı, sınırlı kaynaklara sahip cihazlarda başlamak için önemlidir, ancak başka nedenler de vardır.

1. Düşük seviye donanım API'lerine doğrudan erişim.
2. Bu cihazların büyük çoğunluğu için bir C derleyicisi bulabilirsiniz. Bu benim tecrübelerimdeki herhangi bir üst düzey dil için geçerli değil.
3. C (çalışma zamanı ve oluşturulan yürütülebilir dosya) "küçük". Kodun çalışması için sisteme bir sürü şey yüklemeniz gerekmez.
4. Donanım API / sürücüleri muhtemelen C veya C ++ ile yazılacaktır.

C, bir CPU modellemek için tasarlanmıştır, çünkü C, sadece montaj dilini yazmak yerine Unix'i platformlar arasında taşınabilir hale getirmek için yaratılmıştır.

Bu, C programlarının, gerçek CPU'ya çok yakın bir soyutlama düzeyine sahip olması gereken programlar için bir programlama dili olarak iyi çalıştığı anlamına gelir, bu da gömülü donanım için geçerlidir.

Not: C 1970 civarında tasarlandı ve CPU'lar o zaman daha basitti.

Hakimiyetin bir nedeni, görev için doğru araçlara sahip olmasıdır. Hem Java hem de C / C ++ 'da gömülü platformlarda geliştirdikten sonra, C ++' ın kemik yaklaşımının çıplaklığının daha doğal olduğunu söyleyebilirim. Geliştiriciyi, dilin çok yüksek düzeyde olması nedeniyle çemberlerden atladığını hissetmekten kurtarmak oldukça sinir bozucu bir şeydir. Buna iyi bir örnek, Java'da imzasız değişkenlerin olmamasıdır.

Ve VM / yorumlanmış dillerin kullanışlı özellikleri genellikle uygun değildir ve uygulama dışında bırakılır, örneğin Çöp toplama.

C, kendi başına çok az çalışma zamanı desteği gerektirir, bu nedenle ek yük çok daha düşüktür. Çalışma zamanı desteğine bellek veya depolama alanı harcamaz, bu desteği en aza indirmek için zaman / çaba harcamazsınız veya projenizin tasarımında buna izin vermek zorunda değilsiniz.

Diğer cevaplarda belirtildiği gibi, C, 1970'lerin başında, bir mini bilgisayar mimarisindeki montaj dilini değiştirmek için geliştirildi. O zamanlar, bu bilgisayarlar genellikle bellek ve çevre birimleri de dahil olmak üzere on binlerce dolara mal oldu.

Günümüzde, dahili RAM ve G / Ç denetleyicileri de dahil olmak üzere, tek bir miktarda dört dolar veya daha az olan 16 bitlik bir yerleşik mikro denetleyici ile aynı veya daha fazla bilgisayar gücünü elde edebilirsiniz. 32 bitlik bir mikrodenetleyici maliyeti bir veya iki dolar daha olabilir.

Bu küçük adamları programlarken, oturdukları panoları tasarlamadığım zamanların% 90'ında yaptığım şey, işlemcinin ne yapacağını görselleştirmek istiyorum. Montajcıda yeterince hızlı programlayabilseydim, yapardım.

Her türlü soyutlama katmanını istemiyorum. Genellikle ekranda bir dağıtıcı listesine geçerek hata ayıklarım. Başlamak için programı C dilinde yazdığınızda bunu yapmak çok daha kolay.

Derleyiciler geliştikçe ve donanım performansı arttıkça C ++ giderek daha fazla kullanıldığından tamamen hakim değildir. Ancak C birkaç nedenden dolayı hala çok popüler;

1. Geniş destek. Hemen hemen her çip satıcısı ac derleyici sağlar ve herhangi bir örnek kod ve sürücüler muhtemelen c ile yazılır. C ++ derleyicileri gittikçe yaygınlaşmaktadır, ancak belirli bir yonga için ölü bir sertifika değildir ve çoğu zaman rahatsızlık vericidir. Ayrıca, herhangi bir gömülü mühendisin c. Endüstrinin lingua franca'sı.

2. Verim. Evet, dedin. Performans hala kraldır ve çekirdek rutinlerinin hala montajcıda yazıldığı veya en azından c, montaj çıktısına referansla optimize edildiği bir ortamda, bunun önemini asla hafife almaz. Genellikle gömülü hedefler çok düşük maliyetli olacak ve çok küçük anılar ve birkaç mips olacak.

3. Boyut. C ++ daha büyük olma eğilimindedir. Kesinlikle STL kullanan her şey daha büyük olacaktır. Genellikle hem program boyutu hem de bellek alanı açısından.

4. Muhafazakarlık. Çok muhafazakar bir endüstri. Kısmen arıza maliyetleri genellikle daha yüksek olduğu ve hata ayıklamaya genellikle daha az erişilebilir olduğu için, kısmen değiştirilmesi gerekmediği için. Küçük bir gömülü proje için işi iyi yapar.

Gömülü sistemler için en önemli şey performanstır . Ama dediğin gibi, neden başka bir performans dili değil C?

Şimdiye kadar birçok insan derleyicilerin kullanılabilirliğinden bahsetti , ancak hiç kimse geliştiricilerin kullanılabilirliğinden bahsetmedi . Pek çok geliştirici C'yi zaten OCaml'den daha iyi biliyor.

Bunlar üç büyük.

Gömülü yazılım çok farklı.

Bir masaüstü uygulamasında, soyutlamalar ve kütüphaneler size çok fazla geliştirme süresi kazandırır. Bir soruna başka bir çift megabayt veya gigabayt RAM veya bazı 2 + GHz 64 bit CPU çekirdeği atma lüksüne sahipsiniz ve başka biri (kullanıcılar) bu donanım için ödeme yapıyor. Uygulamanın hangi sistemlerde çalışacağını bilemeyebilirsiniz.

Gömülü bir projede kaynaklar genellikle çok sınırlıdır. Çalıştığım bir projede (PIC 17X serisi işlemciler) donanımın 2Kwords program belleği, 8 seviye (donanım içi) yığını ve 192 bayt (<0.2kB) RAM vardı. Farklı G / Ç pinleri farklı özelliklere sahipti ve donanımı, donanım kayıtlarına yazarak gerektiği gibi yapılandırdınız. Hata ayıklama bir osiloskop ve mantık analizörü içerir.

Gömülü olarak, soyutlamalar çoğu zaman engel olur ve sahip olmadığınız kaynakları yönetir (ve maliyetlendirir). Örneğin, çoğu gömülü sistemde dosya sistemi yoktur. Mikrodalga fırınlar gömülü sistemlerdir. Araba motor kontrolörleri. Bazı elektrikli diş fırçaları. Bazı gürültü önleyici kulaklıklar.

Gömülü sistemler geliştirmede benim için çok önemli bir faktör, kodun talimatlar, kaynaklar, bellek ve yürütme süresi açısından ne anlama geldiğini bilmek ve kontrol etmektir. Genellikle talimatlar dizisinin tam sırası, örneğin donanım arabirimi dalga formları için zamanlama.

Soyutlamalar ve sahne arkası 'büyü' (örneğin bir çöp toplayıcı) masaüstü uygulamaları için mükemmeldir. Çöp toplayıcılar, bellek dinamik olarak ayrılabiliyorsa, bellek sızıntılarını takip etmek için size çok fazla zaman kazandırır.

Bununla birlikte, gerçek zamanlı gömülü dünyada, şeylerin ne kadar uzun sürdüğünü, bazen nanosaniyeye kadar düştüğünü bilmemiz ve kontrol etmemiz gerekir ve bir başka çift meg RAM veya daha hızlı bir CPU'yu bir soruna atamayız. Basit bir örnek: görev döngüsünü kontrol ederek LED'lerin yazılım karartma yaparken (CPU sadece LED'lerin açma / kapama kontrolüne sahipti), işlemcinin sönmesi ve örneğin 100 ms boyunca çöp toplama işlemi yapması TAMAM değildir. parlak yanıp sönüyor veya dışarı çıkıyor.

Daha varsayımsal bir örnek, bujileri doğrudan ateşleyen bir motor kontrolörüdür. Bu CPU kapanır ve 50ms boyunca çöp toplama yaparsa, motor bir an için keser veya yanlış krank mili konumunda ateş eder, motoru potansiyel olarak durdurur (geçerken?) Veya mekanik olarak zarar verir. Birini öldürebilirsin.