7 Game-Changer Für Eine Fehlerfreie Entwicklung Eingebetteter Software
7 Wegbereiter für eine fehlerfreie Embedded-Software-Entwicklung: Enthüllung der Vorteile der Cloud-Migration und potenzieller Hindernisse
Die Welt der eingebetteten Systeme verändert sich sehr schnell, da von Zeit zu Zeit neue Funktionalitäten entdeckt werden. Es ist jedoch eine ordnungsgemäße Entwicklung erforderlich, damit nichts schief gehen kann, da dies negative Folgen für das gesamte System haben wird. Der Blogbeitrag konzentriert sich auf sieben Transformationspraktiken, die Ihren Prozess bei der Entwicklung einer eingebetteten Software verändern können,
mit Qualität und Effektivität als Hauptziel. Schließlich wird der Artikel auch auf den Cloud-Migrationstrend in diesem Spezialgebiet eingehen, wobei einige seiner potenziellen Vor- und Nachteile hervorgehoben werden.
Die 7 Säulen einer fehlerfreien Embedded Softwareentwicklung
Verwenden Sie agile Methoden: Diese Strategie eignet sich besser für die Entwicklung eingebetteter Systeme als die traditionellen Wasserfallmodelle, die viele aufeinanderfolgende Schritte enthalten, wobei jeder Code keine Flexibilität aufweist. Auf der anderen Seite helfen agile Methoden wie der iterative Entwicklungsansatz Continuous Testing Customer Feedback Orientation dabei, Fehler schneller zu erkennen und zu beheben, was es einfacher macht, bessere Produkte zu geringeren Kosten zu entwickeln.
Unten sehen Sie eine Grafik, die zeigt, wie sich die Einführung agiler Methoden im Laufe der Jahre verbessert hat:
(X-Achse: Jahr; Y-Achse: Prozentsatz der Organisationen, die agile Methoden anwenden)
Öffnet in einem neuen Fenster
www.researchgate.net
Grafik: Wachstum der Einführung agiler Methoden (Quelle: XX Zuverlässige Quelle wie VersionOne, State of Agile Report)
Im Gegensatz zu textbasierten Codes verwendet MBD stattdessen grafische Darstellungen. Es reduziert die Komplexität in der Funktionalität, stellt sicher, dass Ingenieure effektiv miteinander kommunizieren können und erleichtert die Früherkennung von Fehlern während der Projektentwurfs- oder Implementierungsphase; Darüber hinaus generieren MBD-Tools automatisch Codes, die menschliche Fehler reduzieren und dadurch Zeit für Entwickler sparen.
Diese Tools bewerten Ihren Code gegen mögliche Sicherheitsbedrohungen, Codierungsfehler und prüfen auch, ob Programmierstandards eingehalten wurden. Das Auffinden der Fehler, bevor die Software vollständig entwickelt ist, verringert das Risiko von Fehlern in endgültigen Versionen.
Diese Methode wendet mathematische Techniken an, um systematisch zu verifizieren, dass ein gegebenes Design seinen Spezifikationen entspricht. Was diesem Ansatz in Bezug auf den Verbrauch fehlt, gewinnt er durch perfekte Genauigkeit und Vermeidung von größeren Fehlern, die katastrophal sein könnten.
Bei den Unit-Tests werden einzelne Komponenten isoliert und auf ihre Funktionalität hin bewertet. Auf diese Weise kann garantiert werden, dass jede einzelne Einheit die erforderliche Leistung erbringt, was es ermöglicht, ein robustes und zuverlässiges System zu bauen.
Diese Art von Tests stellt sicher, dass verschiedene Einheiten innerhalb eines eingebetteten Systems ordnungsgemäß zusammenarbeiten, ohne dass es zu Abweichungen kommt. Es hilft sicherzustellen, dass alle Teile gut synchronisiert sind, wodurch unerwartete Verhaltensweisen oder Ausfälle vermieden werden.
CI / CD erleichtert die Entwicklung von Software, indem verschiedene Phasen wie das Erstellen, Testen und Bereitstellen automatisiert werden. Das fördert nicht nur die schnelle Entwicklung, sondern hilft auch, eine Arbeitsumgebung zu schaffen, in der Änderungen kontinuierlich umgesetzt und Fehler schnell behoben werden.
Cloud-Migration für eingebettete Systeme: Ein zweischneidiges Schwert
Die Rolle, die die Cloud bei der Entwicklung von Embedded-Systemen spielt, ist überhaupt nicht zu unterschätzen. Es ist einfach, mit Tools von dort aus zu skalieren, Sie können sie remote verwalten und auf leistungsstarke Computerressourcen zugreifen. Es gibt jedoch spezifische Herausforderungen, die mit einer solchen Migration einhergehen:
Sicherheitsbedenken
Oft finden wir diese Systeme in Umgebungen, in denen nur sehr wenige Sicherheitskontrollen verfügbar sind, aber sie verbrauchen weniger Ressourcen. Auf der anderen Seite, wenn eine Organisation beschließt, ihr oben genanntes System in die Cloud zu verlagern; Dann müssen die Sicherheitsmaßnahmen gegen Cyberkriminalität verbessert werden, da Hacker Zugriff auf private Informationen von Kunden oder sogar auf offizielle Unternehmensunterlagen haben könnten.
Latenzprobleme
In eingebetteten Echtzeitsystemen sollte keine Zeit zwischen den Ereignissen auf ihnen verschwendet werden, da dies sonst ihren Betrieb stört. Während beispielsweise Verzögerungen bei der Netzwerkübertragung die Leistung von Cloud-basierten Lösungen verlangsamen können, sind sie bei eingebetteten Echtzeitsystemen kein großes Problem.
Konnektivitätsbeschränkungen
Einige dieser eingebetteten Systeme befinden sich an abgelegenen Orten, an denen die Internetverbindung entweder eingeschränkt oder unzuverlässig ist. Eine zu starke Abhängigkeit von der Cloud kann jedoch den Betrieb und die Verfügbarkeit beeinträchtigen.
Ein Blick nach vorne
Die Zukunft der Embedded Softwareentwicklung
Die Entwicklungslandschaft für eingebettete Software hat begonnen, sich zu verändern. MBD, SCA, agile Methoden, robuste Testpraktiken und formale Verifizierung bieten Mittel, um eine hervorragende Qualität und Effizienz in der Softwareentwicklung zu erreichen. Darüber hinaus bietet die Cloud-Migration das Potenzial, die Skalierbarkeit zu verbessern, Möglichkeiten für die Fernverwaltung sowie den Zugriff auf fortschrittliche Computerressourcen zu bieten, wenn auch mit Herausforderungen verbunden. Ein kluger Ansatz, der die mit der Cloud-Einführung verbundenen Vor- und Nachteile berücksichtigt, wird notwendig sein, da dies der Weg in eine Zukunft ist, in der eingebettete Systeme nahtlos ineinander übergehen und perfekt funktionieren.
Zusätzliche Überlegungen
Compliance-Anforderungen
Nichtsdestotrotz verlangen bestimmte Industriesegmente wie das Gesundheitswesen oder die Automobilindustrie, dass ihre eingebetteten Systeme strenge regulatorische Standards erfüllen. Folglich ist vor der Migration zu Cloud-basierten Lösungen eine sorgfältige Analyse erforderlich, damit diese Regeln weiterhin befolgt werden können.
Kosten-Nutzen-Analyse
Der Umzug in die Cloud verursacht einige Kosten im Zusammenhang mit Infrastrukturausgaben für Datenübertragungsvorgänge und laufende Support- und Wartungsaktivitäten. Basierend auf einer umfassenden Kosten-Nutzen-Analyse sollte eine optimale Entscheidung getroffen werden, indem geprüft wird, ob die Vorteile bei der Verwendung von Clouds die Kosten überwiegen.
Hybride Lösungen
Eine weitere Option könnte ein hybrider Ansatz sein, der je nach Situation sowohl lokale Ressourcen als auch Cloud-Dienste kombiniert. Auf diese Weise profitieren Entwickler von Clouds und reduzieren Risiken, da sie sich nur auf sie verlassen können 2 Ein Überblick über die Forschung zur Entwicklung von eingebetteter Software und Cloud-Migration in den Top-5-Ländern: Game Changer machen einen Unterschied.
Ein Überblick über die Forschung zur Entwicklung von eingebetteter Software und Cloud-Migration in den Top-5-Ländern: Game Changer machen einen Unterschied.
In der Entwicklungslandschaft für eingebettete Software finden enorme Veränderungen statt. Um eine reibungslose Entwicklung und Cloud-Migration ohne Probleme zu ermöglichen, suchen Unternehmen, die von der steigenden Nachfrage nach vernetzten Geräten getrieben werden, nach neuen Methoden und Tools. Dieses Papier untersucht sieben Haupttreiber, die sich auf die Entwicklung eingebetteter Software und Cloud-Migrationsdienste in den fünf führenden Nationen auswirken.
1 Agile Entwicklung
Wasserfall-Methoden, die seit langem zur Entwicklung eingebetteter Systeme verwendet werden, werden nun durch agile und DevOps-Ansätze ersetzt. Diese bewerten iterative Lebenszyklusmodelle, CI/CD (Continuous Integration/ Continuous Deployment) sowie eine enge Zusammenarbeit zwischen Entwicklerteams und Betrieb.
Quelle: Nationales Institut für Standards und Technologie (NIST), “Entwicklung agiler Software” https://www.nist.gov/publications/agile-model-based-standards-development
Auswirkung: Agile und Devops verkürzen die Markteinführungszeit, verbessern die Produktqualität insgesamt und integrieren Systeme schnell in die Cloud.
2 Modellbasierte Entwicklung (MBD)
Die Funktionalität des Systems wird neben dem Verhalten durch grafische Modelle unter MBD dargestellt. Es ermöglicht das frühere Testen von Designideen als üblich, wodurch die Programmierung durch einfache Codegenerierung weniger Fehler aufweist und die Realisierung schneller wird.
Auswirkung: Die Wartbarkeit eingebetteter Software verbessert sich durch Vereinfachung der Herstellungsprozesse, wodurch der Zeitaufwand für die Erstellung verringert wird
3 Das Aufkommen von Low-Power-Weitverkehrsnetzen (LPWANs)
LPWAN-Technologien wie LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT läuten eine weitere Phase der batteriebetriebenen Langstreckenkommunikation in eingebetteten Geräten ein. Infolgedessen hat die IoT-Domäne die Möglichkeit, einige neue Türen zu sehen, die es entfernten Geräten ermöglichen, Informationen an die Cloud zu senden.
Quelle: GSMA Intelligence, “Die Gelegenheit für stromsparende Weitverkehrsnetze (LPWAN)” https://www.gsma.com/solutions-and-impact/technologies/internet-of-things/gsma_resources/lpwan-comparison-and-analysis/
Auswirkung: Das LPWAN ermöglicht es, die Anzahl der geografisch verstreuten eingebetteten Geräte zu skalieren und deren Fernüberwachung effektiv über die Cloud zu unterstützen.
4 Integration von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML)
Um sich wiederholende Aufgaben zu automatisieren, Code zu optimieren oder sogar bevorstehende Wartungsarbeiten vorherzusagen, haben KI und ML die Art und Weise, wie Menschen über die Entwicklung eingebetteter Software denken, völlig verändert. Diese Systeme sind in der Lage, Fehler früher im Produktentwicklungslebenszyklus vorherzusagen und die Ressourcenzuweisung darin zu optimieren.
Quelle: Europäische Kommission, “Künstliche Intelligenz für Europa” https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/european-approach-artificial-intelligence
Auswirkung: Die Qualitätsverbesserung von Codes durch KI und ML vereinfacht die Arbeit während der Verarbeitung und ermöglicht proaktive Wartungsstrategien in cloudbasierten eingebetteten Systemen.
5 Sicherheit durch Design
Eingebettete Geräte sind zunehmend miteinander verbunden, daher sind Sicherheitsüberlegungen wichtiger geworden. Hier wurden Sicherheitsbedenken in den Lebenszyklus eines Projekts eingebunden, wodurch es immer vor Cyberbedrohungen von außen geschützt ist.
Quelle: Nationales Institut für Standards und Technologie (NIST), “Sicherheitsrahmen für Informationstechnologie (SP 800-161)” https://csrc.nist.gov/pubs/sp/800/161/r1/final
Auswirkung: Der Security-by-Design-Ansatz ist weniger anfällig für Angriffe, da er vor gespeicherten sensiblen Informationen auf Cloud-Plattformen geschützt ist und die Sicherheit eingebetteter Systeme erhöht.
6 Containerisierung und Microservices-Architektur
Modulare portable Anwendungen für eingebettete Software können jetzt mit Containerisierungstechnologien wie Docker erstellt werden. Einfachere Bereitstellungen in Clouds werden realisiert, wenn Funktionalitäten in unabhängige Dienste unterteilt werden, die als Mikrodienste bezeichnet werden. Diese Architektur hilft bei der Erreichung von Skalierbarkeitszielen.
Quelle: Die Linux Foundation, “Einführung in Container” https://training.linuxfoundation.org/training/containers-fundamentals/
Auswirkung: Die Cloud-Bereitstellung zur Verbesserung der Skalierbarkeit eingebetteter Softwareanwendungen wird durch die Verwendung von Containerisierungs- und Microservices-Architekturen vereinfacht, was die Modularität erhöht.
SCHRITT 1
Die Zunahme der elektronischen Softwareentwicklung, der Weg in die Cloud und sieben Game Changer: Regionale Analyse (außer in Privatbesitz),
Während uns das letzte Update eine globale Perspektive gab, wollen wir uns nun spezifischere Trends in diesen fünf wichtigsten Wirtschaftszentren einzeln ansehen:
Vereinigte Staaten
Die USA verfügen über eine reichhaltige Landschaft für die Entwicklung eingebetteter Software, die von Regierungsinitiativen und führenden Technologieunternehmen unterstützt wird.
Die Berücksichtigung nationaler Sicherheitsbedenken hat zu Innovationen bei sicheren eingebetteten Systemen für militärische Anwendungen geführt.
KI-Forschung und -Entwicklung werden von UNS aktiv mit enormen Investitionen in die Einbettung von KI in verschiedene Sektoren betrieben.
Chinesisch
Chinas Wachstumsstrategie “Made in China 2025” hebt lokale Innovationen in den Bereichen eingebettete Systeme und IoT hervor und treibt so das schnelle Wachstum in diesem Bereich voran.
Die Regierung investiert stark in die Cloud-Infrastruktur, was sie zu einer attraktiven Option für Entwickler eingebetteter Systeme macht, die sich für die Cloud-Migration entscheiden.
In China werden zunehmend selbst entwickelte KI-Chips untersucht, die in eingebettete Systeme integriert werden.
Japan
Japanisches Know-how bei hochzuverlässigen eingebetteten Systemen, die hauptsächlich für die Automobil- oder Industrieautomation eingesetzt werden, sticht weltweit hervor.
Anwendungsfälle von KI, die Japan erforscht, umfassen vorausschauende Wartung und Optimierung von Prozessen auf eingebetteten Systemen.
Strenge Vorschriften messen jedoch die Cybersicherheit, während sichere Entwicklungspraktiken auf eingebetteten Systemen gemäß Japan implementiert werden
Deutschland
Die deutsche Industrie hat maßgeblich zur Förderung der funktionalen Sicherheit beigetragen, was zu strengen Vorschriften und strengen Entwicklungsprozessen bei der Erstellung sicherheitskritischer eingebetteter Systeme führt
“Industrie 4.0” bildet mit seiner einbettbaren Software die Grundlage für intelligent vernetzte Fertigungsentwicklungen, die Deutschland anführt.
Es wird viel aktive Forschung in Bezug auf Designs mit geringem Stromverbrauch betrieben, die auf einen geringen Strombedarf von batteriebetriebenen Geräten wie tragbaren Technologien abzielen
Großbritannien
Betrachten Sie Großbritannien; Es hat einen lebhaften Technologiesektor, der speziell auf Luft- und Raumfahrt, Telekommunikation usw. ausgerichtet ist, mit Spezialisten, die Softwarelösungen entwickeln, die für den Einsatz in Hardware-Steuergeräten entwickelt wurden;
Die britische Regierung beabsichtigt auch, in Forschung und Entwicklung im Bereich der künstlichen Intelligenz zu investieren, damit diese in intelligente Städte und andere Systeme wie das Gesundheitswesen integriert werden kann.
Cybersicherheit ist ein wichtiges Anliegen für Großbritannien, da seine kritische Infrastruktur Vorschriften und Best Practices enthält, um die sichere Entwicklung eingebetteter Systeme zu gewährleisten.
Schlussfolgerung
Die Zukunft der Entwicklung eingebetteter Software und Cloud-Migrationsdienste auf der ganzen Welt wird von den sieben entscheidenden Faktoren geprägt – IoT-Explosion, Cloud-Migration; KI-Integration; Cybersicherheit; funktionale Sicherheit; sich entwickelnde Vorschriften; Überlegungen zu geringem Stromverbrauch. Diese Transformation hat viele Dimensionen, jede mit einzigartigen Stärken und Schwerpunkten in jeder führenden Volkswirtschaft dieser fünf Nationen. Die USA sind führend bei KI- und sicheren Entwicklungspraktiken; China betont inländische Innovation; Japan zeichnet sich durch hochzuverlässige Systeme aus; Deutschland konzentriert sich auf funktionale Sicherheit, während; Großbritannien fördert einen integrativen Technologiesektor, der sich auf KI und Cybersicherheit konzentriert. Sie werden sich weiter entfalten, da diese Trends die Zukunft der Technologie in einer zunehmend globalisierten und vernetzten Welt prägen, in der eingebettete Systeme in unserem Alltag noch weiter verbreitet sind.
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