Trong xã ngày nay, một trong nhiều công nghệ gần đây rất phát triển, không thể không kể đến Internet of Things(IoTs) . Có thể nói công nghệ IoTs đã và đang được ứng dụng trong những năm gần đây. Hiện tại sản phẩm nghiêng cứu, dự án và ứng dụng được tung ra thị trường tăng đáng kể. Vì vậy muốn tìm hiểu này để không lỗi thời, lạc hậu và cũng để cho chúng ta có mức thu nhập cao hơn, hoàn thành nhiều dự án hơn thì điều bạn cần làm là cập nhật kiến thức về IoTs. Dưới đây là toàn bộ kiến thức, cũng như những ứng dụng IoTs được mình nén lại. Những tài liệu này rất hữu ích cho các bạn. Đôi khi đọc tài liệu bạn sẽ tìm ra được con đường tương lai, con đường cho chính bản thân bạn
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG Tổng quan Hệ thống Cyber-vật lý Thiết bị thông minh Hệ thống thời gian thực 1) Hệ thống Cyber-vật lý - Kết nối giới thực ảo - CPS hệ thống yếu tố tính toán cộng tác kiểm soát thực thể vật lý - CPS tích hợp tính toán, mạng, trình vật lý chặt chẽ - Vậy có mới? + Phổ biến cao + Tự động cao + Nhiều phân cấp mạng lưới tính toán Từ hệ thống nhúng đến Internet of Things Chú Thích: (1) Standalone Embedded System: Hệ thống nhúng độc lập(Standalone) (2) Central Control System: Hệ thống điều khiển trung tâm (3) Cyber-Physical System: Hệ thống Cyber-vật lý (4) Cyber-Physical System: Các Internet of Things ví dụ cảm biến ánh sáng chuyển động trời ví dụ hệ thống nhà báo động (có vẻ Lớn, nhỏ) ví dụ hệ thống nhà an ninh tích hợp (họ trông nhỏ, Lớn) Một ví dụ khác: Google Driverless Car Lái xe tự trị CPS so với IoT • Sự xuất hiện: - Internet of Things: vào năm 1999, giới thiệu Kevin Ashton - Cyber-Physical Systems: khoảng năm 2006, đặt Helen Gill Quỹ khoa học Quốc gia • Chúng có liên quan chặt chẽ, khó để phân biệt Dưới người nói: (1) (2) Chú Thích: IoT has a wider scope: IoT có phạm vi rộng lớn "CPS is the US version of IoT": "CPS phiên Mỹ IoT” Hệ thống mẫu Chú Thích: - Components: thành phần Đa ngành(Multidisciplinary) Việc kích hoạt công nghệ 2) Thiết bị thông minh - Các công nghệ, sống mà Mọi thứ thông minh(Smart Things) • Tầm nhìn: IoT cho phép "Smart X" - Trong X = tất thứ điện thoại, đồng hồ, TV, tủ lạnh, kính, tủ quần áo, xe hơi, nhà, phố, vv • Tại nghĩ chúng 'thông minh'? - Hiểu nhu cầu (tức bối cảnh nhận thức) - Implicit Human Computer Interaction (HCI): Tiềm ẩn máy tính tương tác với người (HCI) Chú Thích: (1) Devices already with communications: Thiết bị thông tin liên lạc có (2) Powered objects usually without communications: Powered đối tượng thường thông tin liên lạc (3) Objects without a plug: Đối tượng mà không cần plug(phích cắm) (4) IoT: when we have everything connected: IoT: kết nối tất thứ Thiết bị thông minh: Chỉ cần Thứ(Thing) • Thiết bị thông minh "Thứ(Thing)" - Với cảm biến / thiết bị truyền động / thẻ - Với số công suất xử lý - Với khả giao tiếp • Ngoài ra, thiết bị thông minh cung cấp: Communication - Greater mobility support: Hỗ trợ tính di động cao - Always ON: Luôn ON Control - Multiple sensors: Nhiều cảm biến - Improved Human Computer Interaction: Tương tác máy tính người Cải thiện Computation - Relatively large storage: Lưu trữ tương đối lớn - More powerful processor: Bộ vi xử lý mạnh mẽ Vai trò thiết bị thông minh IoTs • Điểm thu liệu • Điểm tương tác người • Điểm xử lý liệu • Điểm lưu trữ thông tin Vai trò (1/2) • Điểm thu liệu - Thiết bị thông minh hoạt động cảm biến - Ví dụ: Cảm biến liệu khắp nơi xung quanh người sử dụng • Điểm tương tác người - Thiết bị thông minh hoạt động giao diện người dùng IoT - Ví dụ: cung cấp thông điệp, cho phép người sử dụng để kiểm soát môi trường Vai trò (2/2) • Điểm Xử lý liệu - Thiết bị thông minh trang bị vi xử lý mạnh mẽ, chúng sử dụng để thực nhiệm vụ phức tạp - Ví dụ: Xử lý liệu thô địa phương để kịp thời tạo có nghĩa thông tin cho người sử dụng • Điểm lưu trữ thông tin - Thiết bị thông minh trang bị nhớ non-volatile, chúng sử dụng để lưu trữ thông tin địa phương - Ví dụ: giữ trạng môi trường, nhớ sở thích cá nhân 3) Hệ Thống Thời Gian Thực - Một nhìn tổng quát Tính toán thời gian thực • "Trong thời gian thực tính đắn hệ thống phụ thuộc không vào kết logic việc tính toán mà thời gian kết sản xuất" • Nhiều hệ thống thời gian thực hệ thống điều khiển • Hệ thống IoT thời gian thực - Một "Thứ(Thing)" mô hình hóa hệ thống thời gian thực - Một ứng dụng IoT đơn miền (ví dụ báo động nhà) - Một ứng dụng IoT đa miền (ví dụ thành phố thông minh) thường hệ thống thời gian thực phân phối Tính toán thời gian thực: Tổng quan • Phân loại: - Thời gian hạn chế Hard / Soft • Các đặc điểm Workload: - Các công việc chu kỳ / tuần hoàn • Lập kế hoạch: - Preemptive Non-preemptive - Tĩnh động - Online Offline - Tối ưu Heuristic • Thiết kế: - Luồng liệu/ điều khiển luồng/ biểu đồ chuyển đổi trạng thái Phân loại tính toán thời gian thực • Tính thời gian thực cứng - Toàn hệ thống không thành công thời hạn không gặp - Ví dụ: việc triển khai truyền hình vệ tinh - Lưu ý: Không có cứng hệ thống thời gian thực lý tưởng không đảm bảo thành phần hệ thống không thất bại Chúng ta cố gắng giảm thiểu tất khía cạnh, đặc biệt thiết kế • Tính thời gian thực mềm - Hiệu suất suy thoái số thời hạn không đáp ứng - Ví dụ: máy bán hàng tự động - Mục tiêu: Giảm thiểu xuống cấp hiệu suất cách gặp nhiều thời hạn key Đặc điểm tải công việc(Workload) • Nhiệm vụ chu kỳ - Nhiệm vụ lặp lặp lại thường xuyên định kỳ bán thường xuyên - Ví dụ: Cảm biến nhiệt độ • Các nhiệm vụ không tuần hoàn - Nhiệm vụ đến thời điểm bất thường ngẫu nhiên - Ví dụ: tương tác người dùng • Lưu ý: Một nhiệm vụ có thời hạn cứng / mềm Nó phải xử lý với số thuật toán lập lịch trình thích hợp Lập lịch trình (1/2) • Preemptive Non-Preemptive - Với thuật toán preemptive, nhiệm vụ chạy bị gián đoạn lúc - Nếu không, phải thực liên tục • Tĩnh động - Với thuật toán tĩnh, định lập lịch trình thực dựa thông số cố định - Nếu không, chúng thực dựa thông số động thay đổi suốt thời gian chạy Lập lịch trình (2/2) • Online Offline - Lập lịch trình online đưa định thời gian chạy - Lập lịch trình offline thực toàn nhiệm vụ trước kích hoạt công việc thực tế Kết lưu trữ bảng để thực sau • Tối ưu Heuristic - Một thuật toán cho tối ưu có kết tối ưu cho hàm chi phí định - Một thuật toán cho heuristic, chứng thức kết sản xuất tối ưu Phương pháp tiếp cận đặc điểm kỹ thuật • Văn tự thuật (tệ nhất) - Khi chuyển động phát hệ thống trang bị giây, âm báo động phút • Ngôn ngữ có cấu trúc • Bảng hay Tree • Biểu đồ (Tốt nhất) Sơ đồ chuyển trạng thái • Sơ đồ chuyển đổi trạng thái - Mô tả hành vi hệ thống theo thời gian • Máy trạng thái hữu hạn(Finite State Machine (FSM)) - Trạng thái hữu hạn giá trị rời rạc / đầu vào / đầu - Chúng tập trung Mealy FSM Nó có năm yếu tố: + Các trạng thái, chuyển tiếp, kiện, hành động, trạng thái ban đầu - Một ví dụ đồ toy: Mealy FSM: Mô tả • Trước đây, Mealy FSM có 6-tuple: : (S,,,∧ ,T,G) - S: tập hợp hữu hạn trạng thái - : trạng thái ban đầu, S : a finite set of input alphabets (or events)( tập hữu hạn bảng chữ đầu vào (hoặc kiện)) - ∧ : tập hữu hạn bảng chữ đầu (hoặc hành động) - T : chức chuyển tiếp, where T: S x S - G : chức đầu ra, where G: S x ∧ • Chúng ta giảm xuống 5-tuple cách sáp nhập G vào T (S,,,∧ ,T,G): - T:Sx Sx∧ Mealy FSM: Ví dụ Toy Mealy FSM: Bảng chuyển đổi trạng thái • Máy trạng thái hữu hạn • Bảng chuyển đổi trạng thái Mealy FSM: Thực Hệ thống phân phối thời gian thực • Một ứng dụng ToT đa tên miền thường hệ thống phân phối thời gian thực - Kết nối ứng dụng IoT khác miền - Thêm không gian khác vào hệ thống: thông tin liên lạc - Không ý đến tính kịp thời kết quả, mà xác thông tin liên lạc lĩnh vực • Một hệ thống phân bố thời gian thực hệ thống thời gian thực có - Mạng 100% đáng tin cậy an toàn - Không độ trễ chi phí thông tin liên lạc - Băng thông vô hạn - Một hành chính(administration) Internet of Things (1) Nhà thông minh: hệ thống thời gian thực phân phối đa miền (2) Hệ thống thời gian thực đơn giản (3) Hệ thống thời gian thực đơn miền Tổng kết • Hiểu hệ thống Cyber-vật lý IoT • Vai trò thiết bị thông minh IoT - Điểm thu liệu - Điểm tương tác người - Điểm xử lý liệu - Điểm thông tin lưu trữ • Một số khái niệm hệ thống thời gian thực [...]... hợp hữu hạn các trạng thái - : một trạng thái ban đầu, S : a finite set of input alphabets (or events)( một tập hữu hạn các bảng chữ cái đầu vào (hoặc các sự kiện)) - ∧ : một tập hữu hạn các bảng chữ cái đầu ra (hoặc hành động) - T : một chức năng chuyển tiếp, where T: S x S - G : một chức năng đầu ra, where G: S x ∧ • Chúng ta có thể giảm xuống còn 5-tuple bằng cách sáp nhập G vào T (S,,,∧ ,T,G):... Sơ đồ chuyển trạng thái • Sơ đồ chuyển đổi trạng thái - Mô tả các hành vi của hệ thống theo thời gian • Máy trạng thái hữu hạn(Finite State Machine (FSM)) - Trạng thái hữu hạn và giá trị rời rạc / đầu vào / đầu ra - Chúng tôi tập trung về Mealy FSM Nó có năm yếu tố: + Các trạng thái, chuyển ... học Quốc gia • Chúng có liên quan chặt chẽ, khó để phân biệt Dưới người nói: (1) (2) Chú Thích: IoT has a wider scope: IoT có phạm vi rộng lớn "CPS is the US version of IoT": "CPS phiên Mỹ... có (2) Powered objects usually without communications: Powered đối tượng thường thông tin liên lạc (3) Objects without a plug: Đối tượng mà không cần plug(phích cắm) (4) IoT: when we have everything... xử lý với số thuật toán lập lịch trình thích hợp Lập lịch trình (1 /2) • Preemptive Non-Preemptive - Với thuật toán preemptive, nhiệm vụ chạy bị gián đoạn lúc - Nếu không, phải thực liên tục •