Thế giới lập trình vi điều khiển đang chứng kiến một sự thay đổi khi các ngôn ngữ cấp cao đang dần xâm nhập vào lĩnh vực vốn thuộc về các ngôn ngữ cấp thấp. PicoRuby, một phiên bản thay thế của mruby được thiết kế cho các thiết bị có dung lượng nhỏ, đã làm dấy lên các cuộc thảo luận giữa các nhà phát triển về ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng các ngôn ngữ thông dịch như Ruby trên phần cứng có tài nguyên hạn chế.
Kích Thước và Yêu Cầu Tài Nguyên
PicoRuby yêu cầu khoảng 256 KB ROM và 128 KB RAM trên kiến trúc 32-bit, những thông số kỹ thuật đã tạo ra phản ứng trái chiều từ cộng đồng lập trình viên. Mặc dù những yêu cầu này cho phép ngôn ngữ chạy trên các thiết bị như Raspberry Pi Pico (với bộ xử lý Arm Cortex-M0+ có 264 KB RAM và 2 MB Flash), một số nhà phát triển chỉ ra rằng đây không phải là dung lượng đặc biệt nhỏ theo tiêu chuẩn lịch sử.
Một người bình luận đã lưu ý rằng các thông số kỹ thuật này vượt quá khả năng của máy tính trung bình cho đến khoảng năm 1990, nhấn mạnh cách nhận thức của chúng ta về khái niệm nhỏ đã thay đổi theo thời gian. Nhận xét này đặc biệt có liên quan vì RAM và bộ nhớ Flash ảnh hưởng đáng kể đến giá cả và kích thước của vi điều khiển.
Thông số kỹ thuật PicoRuby:
- ROM: 256 KB (tùy thuộc vào cấu hình xây dựng)
- RAM: 128 KB hoặc ít hơn (tùy thuộc vào mã ứng dụng)
- Kiến trúc: 32-bit
- Phần cứng tham khảo: Raspberry Pi Pico (Arm Cortex-M0+, 264 KB RAM, 2 MB Flash)
Tính năng chính:
- Tính di động - Chỉ phụ thuộc vào thư viện C tiêu chuẩn
- Tạo ra ba tệp thực thi:
- picorbc: Trình biên dịch mã Ruby thành bytecode VM
- picoruby: Trình thông dịch Ruby
- r2p2: Phiên bản POSIX của R2P2
Cạnh Tranh với MicroPython
PicoRuby tham gia vào một lĩnh vực mà MicroPython đã thiết lập vị thế thống trị. MicroPython cung cấp các khả năng tương tự để chạy ngôn ngữ thông dịch cấp cao trên vi điều khiển và đã xây dựng một hệ sinh thái đáng kể. Các nhà phát triển quen thuộc với cả hai dự án gợi ý rằng những người quan tâm đến PicoRuby cũng có thể muốn khám phá MicroPython, vốn hiện đang nắm giữ thị phần lớn hơn trong lĩnh vực ngách này.
Sự cạnh tranh giữa các dự án này phản ánh xu hướng rộng lớn hơn về việc đưa các ngôn ngữ thân thiện với nhà phát triển vào các hệ thống nhúng, có khả năng làm cho việc phát triển phần cứng dễ tiếp cận hơn đối với những người không có nhiều kinh nghiệm lập trình C.
Tranh Luận Về Ngôn Ngữ C
Có lẽ những cuộc thảo luận sôi nổi nhất tập trung vào việc liệu các ngôn ngữ cấp cao như Ruby có phải là sự thay thế phù hợp cho C trong lập trình vi điều khiển hay không. Cộng đồng dường như bị chia rẽ về câu hỏi cơ bản này.
Một số người ghét sử dụng C. Một số người chấp nhận nó, thậm chí yêu thích nó (bao gồm nhiều nhà phát triển game!). Bạn có toàn quyền kiểm soát! Nhưng tôi tự hỏi... C có thực sự tệ đến vậy không??
Những người ủng hộ C nhấn mạnh hiệu quả của nó và khả năng kiểm soát trực tiếp các tài nguyên phần cứng. Tuy nhiên, những người chỉ trích chỉ ra sự thiếu các tính năng an toàn và sự dễ dàng mà các nhà phát triển có thể gây ra lỗi nghiêm trọng thông qua các lỗi đánh máy đơn giản hoặc lỗi quản lý bộ nhớ. Như một nhà phát triển đã lưu ý, C đánh đổi tốc độ thực thi rất nhanh để lấy tốc độ phát triển chậm hơn, đặc biệt khi xây dựng các cơ sở mã lớn hơn với ưu tiên là tính chính xác.
Trải Nghiệm Phát Triển và Tính An Toàn
Cuộc thảo luận xung quanh PicoRuby làm nổi bật một căng thẳng cơ bản trong phát triển hệ thống nhúng: sự đánh đổi giữa hiệu quả thực thi và hiệu quả phát triển. Kiểu động và các trừu tượng cấp cao hơn của Ruby có thể đẩy nhanh chu kỳ phát triển và giảm một số loại lỗi nhất định, nhưng với cái giá phải trả là hiệu suất thời gian chạy và chi phí bộ nhớ.
Một số nhà phát triển lập luận rằng các tính năng an toàn của các ngôn ngữ cấp cao biện minh cho chi phí tài nguyên của chúng, đặc biệt khi khả năng của vi điều khiển tiếp tục được cải thiện. Khả năng tránh các vấn đề phổ biến như tràn bộ đệm, tham chiếu con trỏ null và rò rỉ bộ nhớ có thể dẫn đến các hệ thống mạnh mẽ hơn, đặc biệt là đối với các nhà phát triển không phải là chuyên gia về hệ thống nhúng.
PicoRuby đại diện cho một điểm trung gian thú vị trong cuộc tranh luận này, cung cấp cú pháp và mô hình lập trình của Ruby trong khi vẫn duy trì dung lượng tương đối nhỏ so với các triển khai Ruby đầy đủ tính năng. Khi các thiết bị nhúng tiếp tục tăng cường sức mạnh xử lý và dung lượng bộ nhớ, chúng ta có thể thấy sự gia tăng trong việc áp dụng các môi trường thực thi ngôn ngữ cấp cao như vậy, đặc biệt là trong các bối cảnh nguyên mẫu và giáo dục, nơi tốc độ phát triển quan trọng hơn hiệu quả hiệu suất tuyệt đối.
Tham khảo: PicoRuby