Apa itu Sistem Embedded?
Sistem embedded adalah sistem komputer khusus yang dirancang untuk melakukan fungsi atau tugas tertentu dalam sistem atau produk yang lebih besar. Berbeda dengan komputer tujuan umum, yang bersifat serba guna dan dapat menjalankan berbagai aplikasi, sistem embedded dirancang khusus untuk fungsi tertentu dan biasanya dioptimalkan untuk kinerja, efisiensi daya, dan keandalan dalam domain aplikasi yang ditentukan.
Karakteristik utama sistem embedded meliputi:
- Fungsionalitas Khusus: Sistem embedded dirancang khusus untuk melakukan satu atau beberapa tugas tertentu, seperti mengendalikan oven microwave, mengelola mesin mobil, memproses data dari perangkat medis, atau mengatur suhu pada termostat.
- Integrasi: Sistem-sistem ini diintegrasikan ke dalam produk atau sistem yang lebih besar, di mana mereka berfungsi sebagai komponen atau subsistem. Mereka sering beroperasi “di balik layar” dan tidak langsung terlihat oleh pengguna akhir.
- Perangkat Keras dan Perangkat Lunak: Sistem embedded menggabungkan komponen perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras mencakup mikrokontroler, mikroprosesor, sensor, aktuator, dan komponen khusus lainnya. Perangkat lunak, yang sering disebut firmware, bertanggung jawab untuk menjalankan fungsi sistem embedded.
- Operasi Real-time: Banyak sistem embedded beroperasi secara real-time, yang berarti mereka harus merespons masukan atau peristiwa dalam jangka waktu tertentu untuk memastikan fungsi sistem yang tepat. Sistem embedded real-time digunakan dalam aplikasi seperti kontrol otomotif, otomasi industri, dan robotika.
- Keterbatasan Sumber Daya: Sistem embedded sering memiliki sumber daya komputasi terbatas, termasuk daya pemrosesan, memori, dan penyimpanan. Keterbatasan ini mendorong kebutuhan akan pemrograman yang efisien dan optimasi.
- Keandalan: Sistem embedded dirancang untuk keandalan dan stabilitas tinggi, karena digunakan dalam aplikasi kritis di mana kegagalan dapat memiliki konsekuensi serius, seperti pada perangkat medis atau sistem aeronautika.
- Lifecyle Panjang: Sistem embedded biasanya diharapkan memiliki lifecycle yang panjang, dan mereka mungkin perlu beroperasi selama bertahun-tahun tanpa perubahan atau pembaruan yang signifikan.
Contoh sistem embedded dapat ditemukan di berbagai bidang, termasuk elektronika konsumen (ponsel pintar, kamera digital), otomotif (unit kontrol mesin, sistem hiburan), otomasi industri (PLC – Pengendali Logika Program), kesehatan (perangkat medis, sistem pemantauan pasien), dan banyak bidang lainnya.
Singkatnya, sistem embedded adalah sistem komputasi khusus yang dirancang untuk melakukan fungsi tertentu dalam konteks yang lebih besar, menekankan keandalan, operasi real-time, dan optimasi sumber daya.
Apa itu Diagram Penempatan dalam UML?
Diagram Penempatan dalam Bahasa Pemodelan Terpadu (UML) adalah jenis diagram yang digunakan untuk menggambarkan penempatan fisik komponen perangkat lunak dan node perangkat keras dalam suatu sistem. Diagram ini menggambarkan bagaimana artefak perangkat lunak (seperti program eksekusi, perpustakaan, dan komponen) dialokasikan ke node perangkat keras (seperti server, komputer, atau perangkat) dalam lingkungan komputasi dunia nyata.
Berikut adalah elemen dan konsep utama yang terkait dengan Diagram Penempatan dalam UML:
- Node: Node mewakili elemen atau perangkat keras dalam diagram penempatan. Ini dapat mencakup server, workstation, router, switch, laptop, dan sebagainya. Setiap node biasanya memiliki nama dan dapat mencakup detail tambahan tentang propertinya.
- Artefak: Artefak mewakili komponen atau modul perangkat lunak. Ini dapat mencakup program eksekusi, perpustakaan, skema basis data, file konfigurasi, atau item perangkat lunak lainnya. Artefak dikaitkan dengan node untuk menunjukkan di mana mereka ditempatkan.
- Asosiasi: Asosiasi atau koneksi antara node dan artefak mewakili hubungan penempatan. Asosiasi ini menunjukkan bahwa komponen perangkat lunak tertentu ditempatkan pada node perangkat keras tertentu. Asosiasi dapat memiliki label atau stereotip untuk menjelaskan jenis penempatan (misalnya, “berjalan pada,” “menampung,” “terhubung ke”).
- Hubungan Ketergantungan: Dalam beberapa kasus, Anda dapat menyertakan hubungan ketergantungan antar artefak untuk menunjukkan bagaimana mereka saling bergantung. Misalnya, sebuah aplikasi mungkin bergantung pada server basis data atau server web.
- Jalur Komunikasi: Diagram penempatan juga dapat mencakup jalur komunikasi antar node untuk menunjukkan bagaimana mereka saling berinteraksi. Ini dapat penting untuk memahami komunikasi jaringan atau aliran data dalam sistem terdistribusi.
Diagram penempatan sangat berguna dalam skenario di mana Anda perlu memahami dan menyampaikan arsitektur fisik suatu sistem, terutama dalam aplikasi perangkat lunak yang kompleks yang berjalan di beberapa server atau perangkat. Mereka membantu para pemangku kepentingan memvisualisasikan bagaimana komponen perangkat lunak didistribusikan di sepanjang node perangkat keras dan bagaimana node-node tersebut saling terhubung.
Diagram penempatan merupakan alat berharga bagi arsitek sistem, pengembang perangkat lunak, dan administrator sistem saat merencanakan, menerapkan, dan mengelola penempatan sistem perangkat lunak dalam lingkungan dunia nyata.
Kapan Menggunakan Diagram Penempatan:
- Persyaratan Integrasi: Tentukan sistem-sistem yang sudah ada yang perlu sistem baru berinteraksi dengan atau terintegrasi ke dalamnya. Diagram penempatan membantu memvisualisasikan interaksi ini.
- Ketahanan Sistem: Evaluasi persyaratan ketahanan, termasuk apakah redundansi pada perangkat keras diperlukan untuk memastikan ketersediaan sistem jika terjadi kegagalan.
- Pemangku Kepentingan Sistem: Identifikasi siapa dan entitas apa yang akan terhubung ke atau berinteraksi dengan sistem, serta tentukan metode interaksi.
- Middleware dan Protokol: Tentukan middleware, sistem operasi, dan protokol komunikasi yang akan digunakan sistem untuk komunikasi dan transfer data.
- Interaksi Pengguna: Jelaskan komponen perangkat keras dan perangkat lunak mana yang akan digunakan pengguna secara langsung, seperti PC, komputer jaringan, atau peramban web.
- Pemantauan Sistem: Tentukan bagaimana sistem akan dipantau setelah diimplementasikan untuk memastikan kesehatan dan kinerjanya.
- Tindakan Keamanan: Tentukan tingkat keamanan yang dibutuhkan untuk sistem, termasuk kebutuhan akan firewall, perangkat keras yang aman secara fisik, atau mekanisme keamanan lainnya.
Tujuan Diagram Penempatan:
- Representasi Struktural: Diagram penempatan menyediakan representasi visual dari struktur runtime suatu sistem, menggambarkan elemen perangkat keras yang digunakan dan koneksi antar elemen tersebut.
- Pemodelan Perangkat Keras dan Komunikasi: Mereka memodelkan komponen perangkat keras fisik dan jalur komunikasi yang ada di antaranya, membantu memahami arsitektur sistem.
- Alat Perencanaan: Diagram penempatan membantu dalam perencanaan arsitektur suatu sistem, membantu para pemangku kepentingan membuat keputusan yang terinformasi mengenai alokasi perangkat keras dan perangkat lunak.
- Dokumentasi: Mereka sangat berharga untuk mendokumentasikan penempatan komponen perangkat lunak atau node dalam suatu sistem, membantu dokumentasi dan komunikasi sistem.
Cara Memodelkan Sistem Embedded dengan Diagram Penempatan UML
Membuat sistem tertanam menimbulkan tantangan yang melampaui pengembangan perangkat lunak semata. Ini melibatkan pengelolaan yang rumit terhadap dunia fisik, yang kaya akan bagian bergerak yang rentan terhadap keausan, perilaku sinyal yang tidak menentu, dan karakteristik yang tidak linier. Saat membuat model untuk sistem semacam ini, seseorang harus mempertimbangkan interaksinya dengan dunia nyata, yang mengharuskan pertimbangan terhadap perangkat dan node yang tidak biasa.
Diagram penempatan berfungsi sebagai alat yang tak ternilai dalam memfasilitasi komunikasi yang efektif antara insinyur perangkat keras dan pengembang perangkat lunak yang terlibat dalam proyek Anda. Dengan menggunakan node yang memiliki kesamaan stereotip dengan perangkat yang umum, Anda dapat membuat diagram yang mencerminkan pemahaman bersama bagi kedua kelompok. Diagram penempatan ini juga memainkan peran penting dalam membahas interaksi antara perangkat keras dan perangkat lunak. Mereka berfungsi sebagai cara untuk memvisualisasikan, mengungkapkan, membangun, dan mencatat berbagai keputusan rekayasa yang mendasari sistem Anda.
Untuk memodelkan sistem tertanam secara efektif, ikuti langkah-langkah berikut:
- Identifikasi perangkat dan node unik yang spesifik untuk sistem Anda.
- Gunakan fitur ekstensibilitas UML untuk membuat stereotip khusus sistem dengan ikon yang sesuai, khususnya untuk perangkat yang tidak umum. Paling tidak, bedakan antara prosesor (yang menampung komponen perangkat lunak) dan perangkat (yang pada tingkat abstraksi ini tidak memiliki integrasi perangkat lunak langsung).
- Buat diagram penempatan untuk menggambarkan hubungan antara prosesor dan perangkat tersebut. Demikian pula, tentukan koneksi antara komponen dalam perspektif implementasi sistem Anda dan node dalam perspektif penempatan sistem Anda.
- Sesuai kebutuhan, perjelas perangkat cerdas dengan mengembangkan diagram penempatan yang lebih rinci.
Sebagai contoh, pertimbangkan konfigurasi perangkat keras yang digambarkan dalam gambar di bawah ini, yang menggambarkan robot otonom dasar. Dalam ilustrasi ini, Anda akan menemukan satu node, yang diberi stereotip sebagai prosesor, diberi nama motherboard Pentium. Mengelilingi node ini terdapat delapan perangkat, masing-masing diberi label sebagai ‘perangkat’ dan digambarkan dengan ikon yang memberikan representasi visual yang berbeda yang mencerminkan lawan dunia nyatanya.
Mengapa sistem tertanam paling sesuai dimodelkan dengan diagram penempatan UML?
- Pemetaan Fisik: Sistem tertanam melibatkan penempatan komponen perangkat lunak ke dalam node perangkat keras tertentu. Diagram penempatan UML dirancang untuk merepresentasikan pemetaan fisik artefak perangkat lunak ke perangkat keras, menjadikannya pilihan ideal untuk memodelkan interaksi antara perangkat lunak dan perangkat keras dalam sistem tertanam.
- Konteks Dunia Nyata: Sistem tertanam beroperasi dalam konteks dunia nyata yang melibatkan berbagai perangkat keras, sensor, aktuator, dan antarmuka komunikasi. Diagram penempatan memungkinkan Anda untuk secara visual menangkap hubungan antara elemen-elemen fisik ini dan komponen perangkat lunak yang berinteraksi dengannya.
- Kesederhanaan Visualisasi: Diagram penempatan UML menggunakan notasi grafis yang memberikan cara yang jelas dan intuitif untuk merepresentasikan node perangkat keras, komponen perangkat lunak, dan koneksi mereka. Kejelasan ini membantu memahami arsitektur dan penempatan sistem tertanam.
- Komunikasi: Diagram penempatan memfasilitasi komunikasi yang efektif antara berbagai pemangku kepentingan yang terlibat dalam pengembangan sistem tertanam, termasuk pengembang perangkat lunak, insinyur perangkat keras, arsitek sistem, dan manajer proyek. Mereka menyediakan bahasa visual bersama untuk membahas aspek-aspek terkait penempatan.
- Penugasan Sumber Daya: Sistem tertanam sering kali memiliki keterbatasan sumber daya, seperti daya pemrosesan terbatas, memori, atau energi. Diagram penempatan membantu dalam menugaskan komponen perangkat lunak ke node perangkat keras yang tersedia sambil mempertimbangkan keterbatasan ini.
- Verifikasi dan Validasi: Memodelkan penempatan sistem tertanam menggunakan UML memungkinkan verifikasi dan validasi awal arsitektur sistem. Ini dapat membantu mengidentifikasi masalah atau hambatan potensial sebelum implementasi, menghasilkan sistem yang lebih andal dan efisien.
- Dokumentasi: Diagram penempatan berfungsi sebagai dokumentasi yang berharga untuk arsitektur fisik sistem. Mereka mencatat bagaimana komponen perangkat lunak didistribusikan di sepanjang node perangkat keras, yang dapat menjadi penting untuk pemeliharaan, pemecahan masalah, dan evolusi sistem.
- Skalabilitas dan Kompleksitas: Sistem tertanam dapat berkisar dari perangkat sederhana hingga sistem yang kompleks dan terdistribusi. Diagram penempatan UML dapat diskalakan untuk merepresentasikan sistem tertanam skala kecil maupun besar, menjadikannya serbaguna untuk memodelkan berbagai tingkat kompleksitas.
- Integrasi dengan Diagram UML Lainnya: Diagram penempatan UML dapat diintegrasikan dengan diagram UML lainnya, seperti diagram kelas, diagram urutan, dan diagram komponen, untuk memberikan pandangan menyeluruh terhadap sistem tertanam. Integrasi ini membantu dalam menangkap aspek struktural dan perilaku sistem.
Ringkasan
Diagram penempatan UML sangat sesuai untuk memodelkan sistem tertanam karena mereka menawarkan pendekatan sistematis dan visual untuk merepresentasikan interaksi antara perangkat lunak dan perangkat keras, memungkinkan komunikasi yang efektif, penugasan sumber daya, dan dokumentasi dalam konteks pengembangan sistem tertanam.
Referensi
- Panduan Pengguna UML, oleh Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson, Addison Wesley, 1999
- Apa itu Diagram Penempatan?