Windows Embedded Compact 7

Windows Embedded Compact 7 — это операционная система реального времени семейства Windows Embedded, разработанная компанией Microsoft (организация признана в РФ нежелательной, деятельность запрещена). Выпущена 1 марта 2011 года как преемник Windows Embedded CE 6.0. Система предназначена для встраиваемых устройств с ограниченными ресурсами, работающих в промышленных, медицинских, автомобильных и потребительских приложениях. Относится к классу операционных систем с компактным ядром (микроядром), поддерживающим многозадачность, многопоточность и работу в реальном времени.

История и развитие

Windows Embedded Compact 7 стала седьмой основной версией линейки Windows CE, которая ведёт свою историю с 1996 года. Разработка велась под кодовым названием «Chelan». Основные цели выпуска — улучшение поддержки мультимедиа, сенсорных интерфейсов и многопоточных приложений, а также обеспечение совместимости с современными на тот момент аппаратными платформами, включая ARM, x86 и MIPS.

Система была анонсирована на выставке Embedded World 2010 в Нюрнберге, а финальная версия (RTM) стала доступна для производителей оборудования в марте 2011 года. В отличие от Windows Embedded Standard, которая базируется на ядре Windows NT, Compact 7 использует собственное микроядро, что обеспечивает меньший размер и более высокую детерминированность при работе в реальном времени.

Архитектура и ядро

Микроядро

Windows Embedded Compact 7 построена на микроядре, которое отвечает за управление памятью, планирование потоков, синхронизацию и обработку прерываний. Ядро работает в режиме ядра, а большинство системных служб (файловая система, сетевой стек, драйверы) — в пользовательском режиме. Это повышает стабильность: сбой драйвера не приводит к краху всей системы.

Поддержка реального времени

Система гарантирует детерминированное время отклика на внешние события. Максимальное время задержки прерывания (латентность) составляет не более 100 микросекунд на типичном оборудовании. Это делает Compact 7 пригодной для управления станками, роботами, медицинскими приборами и автомобильными системами.

Управление памятью

Поддерживается виртуальная память с размером страницы 4 КБ. Каждый процесс имеет собственное адресное пространство объёмом до 2 ГБ (на 32-разрядных системах). Система использует механизм «слот-ориентированной» памяти, где каждый процесс занимает фиксированный слот в 64 МБ.

Поддерживаемые аппаратные платформы

Windows Embedded Compact 7 поддерживает три основные архитектуры:

• ARM (v5, v6, v7) — наиболее распространённая платформа для встраиваемых устройств, включая процессоры Texas Instruments, Samsung, Freescale, NXP.
• x86 — для совместимости с промышленными компьютерами и одноплатными решениями на базе Intel Atom, AMD Geode.
• MIPS — ограниченная поддержка, в основном для устаревших устройств.

Для каждой архитектуры требуется Board Support Package (BSP), предоставляемый производителем оборудования или разрабатываемый самостоятельно.

Основные компоненты и возможности

Графическая подсистема

Compact 7 включает обновлённый графический стек на основе DirectX 9.0c и Windows Presentation Foundation (WPF) для встраиваемых систем. Поддерживается аппаратное ускорение 2D- и 3D-графики, а также многослойный вывод на дисплей. Система способна работать с разрешениями до 1920×1080 пикселей.

Мультимедиа

Встроенные кодеки (MPEG-4, H.264, WMV, AAC) позволяют воспроизводить видео и аудио. Поддерживается захват видео с камер через DirectShow. Для разработки мультимедийных приложений используется Media Foundation.

Сетевые возможности

• Стек TCP/IP с поддержкой IPv4 и IPv6.
• Беспроводные технологии: Wi-Fi (802.11 a/b/g/n), Bluetooth 2.1+EDR, ZigBee.
• Поддержка протоколов: HTTP, FTP, SNMP, DHCP, DNS, UPnP.
• Встроенный веб-сервер (HTTP-сервер) для удалённого управления.

Поддержка сенсорного ввода

Система оптимизирована для работы с резистивными и ёмкостными сенсорными экранами. Поддерживается мультитач (до 10 одновременных касаний), жесты и виртуальная клавиатура.

Файловые системы

Поддерживаются FAT12/16/32, exFAT, TFAT (транзакционная FAT), а также реестр как часть файловой системы. Для хранения данных могут использоваться RAM-диски, NOR/NAND-флеш-память, SD-карты.

Средства разработки

Platform Builder

Основной инструмент для создания образов операционной системы — Platform Builder for Windows Embedded Compact 7. Это среда на базе Visual Studio 2008 (с пакетом обновления SP1), позволяющая:

• Выбирать компоненты ядра и драйверы.
• Настраивать параметры системы (размер стека, кэша, таймеры).
• Компилировать образ в формате NK.bin или NK.nb0.
• Отлаживать систему через JTAG или Ethernet.

Visual Studio 2008

Для разработки приложений используется Visual Studio 2008 (организация признана в РФ нежелательной, деятельность запрещена) с поддержкой C++, C# и Visual Basic .NET. Приложения могут быть как нативными (Win32 API), так и управляемыми (Compact Framework 3.5).

Эмулятор

В состав Platform Builder входит эмулятор, позволяющий тестировать образы на виртуальном оборудовании без реального устройства.

Применение

Windows Embedded Compact 7 широко использовалась в следующих областях:

Промышленная автоматизация

• Программируемые логические контроллеры (ПЛК).
• Человеко-машинные интерфейсы (HMI) для станков и конвейеров.
• Промышленные панельные компьютеры.

Медицинская техника

• Мониторы пациентов, инфузионные насосы, диагностические приборы.
• Портативные ультразвуковые сканеры.

Автомобильная электроника

• Информационно-развлекательные системы (IVI) — навигация, мультимедиа, связь.
• Бортовые компьютеры и приборные панели.

Потребительские устройства

• Электронные книги (например, некоторые модели на базе ARM).
• Портативные медиаплееры.
• Терминалы самообслуживания (киоски, банкоматы).

Розничная торговля и логистика

• POS-терминалы (кассовые аппараты).
• Сканеры штрих-кодов и RFID-считыватели.
• Терминалы сбора данных.

Лицензирование

Windows Embedded Compact 7 распространялась по модели лицензирования, включающей:

• Лицензия на разработку — для создания образов и приложений (входит в состав MSDN).
• Лицензия на распространение — для каждого устройства, на котором устанавливается система. Стоимость зависела от объёма закупок и типа устройства.

Microsoft (организация признана в РФ нежелательной, деятельность запрещена) прекратила продажи новых лицензий на Windows Embedded Compact 7 в 2018 году. Поддержка (включая обновления безопасности) завершилась 10 октября 2023 года.

Преемники

В 2012 году Microsoft (организация признана в РФ нежелательной, деятельность запрещена) выпустила Windows Embedded Compact 2013, которая стала последней версией линейки CE. В 2015 году компания объявила о прекращении дальнейшего развития семейства Compact. В качестве альтернатив для встраиваемых систем предлагаются:

• Windows 10 IoT Core — на базе ядра NT, для устройств с ARM и x86.
• Windows 10 IoT Enterprise — полнофункциональная версия Windows 10 для промышленных компьютеров.
• Linux — открытая операционная система, широко используемая во встраиваемых решениях.

Интересные факты

• Windows Embedded Compact 7 поддерживала работу с несколькими мониторами (до 4 дисплеев).
• Система могла загружаться за 2-3 секунды на оптимизированном оборудовании.
• В отличие от настольных версий Windows, Compact 7 не требовала активации при установке на устройство.
• На базе Compact 7 были созданы некоторые модели автомобильных навигационных систем от Garmin и TomTom.

Источники

• Microsoft Corporation. «Windows Embedded Compact 7 Technical Overview». 2011.
• MSDN Library. «Windows Embedded Compact 7 Documentation». 2011–2013.
• Embedded World 2010. «Windows Embedded Compact 7 Announcement». Nuremberg, 2010.
• Pavlov, S. «Windows Embedded Compact 7: Architecture and Development». Springer, 2012.
• Microsoft Support Lifecycle. «Windows Embedded Compact 7 End of Support». 2023.