Sistemas Embebidos

Annotations:

• Que es un sistema embebido?

1. * En definición, un sistema embebido es un sistema electrónico utilizado para ejecutar tareas de control. Cada sistema embebido lleva a cabo 1 o varias tareas según a lo que se le sea asignado. En pocas palabras los sistemas Embebidos tienen el objetivo de cubrir necesidades concretas
   1. Descripción
      1. En general, un sistema embebido simple contará con un microprocesador, memoria, unos pocos periféricos de E/S y un programa dedicado a una aplicación concreta almacenado permanentemente en la memoria
         1. Los Sistemas Embebidos se pueden programar directamente en el lenguaje ensamblador del microcontrolador o microprocesador incorporado sobre el mismo, o también, utilizando los compiladores específicos que utilizan lenguajes como C o C++
2. Que es un sistema embebido en tiempo real?
   1. Generalmente un Sistema Embebido es un sistema electrónico diseñado para realizar pocas funciones en tiempo real, según sea el caso. Al contrario de lo que ocurre con las computadoras, las cuales tienen un propósito general, ya que están diseñadas para cubrir un amplio rango de necesidades y los Sistemas Embebidos se diseñan para cubrir necesidades específicas.
      1. Descripción
         1. Por lo general un Sistemas Embebidos suele tener en una de sus partes una computadora con características especiales conocida como microcontrolador que viene a ser el cerebro del sistema. Este no es más que un microprocesador que incluye interfaces de entrada/salida en el mismo chip. Normalmente estos sistemas poseen una interfaz externa para efectuar un monitoreo del estado y hacer un diagnóstico del sistema.
            1. Los Sistemas Embebidos se pueden programar directamente en el lenguaje ensamblador del microcontrolador o microprocesador incorporado sobre el mismo, o también, utilizando los compiladores específicos que utilizan lenguajes como C o C++

1. Los Sistemas Embebidos suelen trabajar de forma autónoma y se caracterizan por funcionar de forma ininterrumpida y sin necesidad de mantenimiento. Además, se pueden modificar en gran medida en función de las necesidades de uso. Teniendo esto en cuenta, cabe esperar que su número de aplicaciones sea elevado. En consecuencia, uno de los sectores que más se beneficia de los sistemas embebidos es el industrial.
   1. Caracteristicas Sistemas embebidos en tiempo real
      1. Los sistemas embebidos en tiempo real tienen características muy especiles; son usualmente construidos sin un sistema operativo explícito, esto debido a que hay sistemas que no requieren mecanismos complejos o planificación en tiempo real de tareas concurrentes y pueden ser implementados usando un ciclo principal sencillo

1. Ventajas
   1. Los sistemas embebidos se aplican en varios ámbitos profesionales. Entre ellos, encontramos: Por ello, hablamos de algunos beneficios de estos sistemas en el entorno industrial
      1. Control total.
         1. Conectividad y adaptabilidad.
            1. Reducción de costes
               1. Diseño modular.
                  1. Corto tiempo de respuesta.
      2. Campos de uso
         1. Automoción
            1. Salud
               1. Electrónica de consumo
                  1. Militar
                     1. Telecomunicaciones
                        1. Tndustria
      3. Ventajas
2. Desventajas
   1. Los sistemas embebidos están ideados para blindar la seguridad física, con capacidades de reinicio y prevención de errores, pero la ciberseguridad puede verse comprometida.
      1. Cifrado débil
         1. Falta de certificados
            1. Backdoors
               1. Puertos de entrada y salida.
                  1. Código libre o reutilizado
                     1. Ataques DOS/DDOS
                        1. Referencias
                           1. * Tech Tribalyte. (Actualizado 2021). "Sistemas embebidos y sus características". Tech Tribalyte. Obtenido el día 25 de Agosto del 2021 de: https://tech.tribalyte.eu/blog-sistema-embebido-caracteristicas
                              1. BELTRÁN S. LUIS DE JESÚS, GUEVARA L. PEDRO. (Actualizado 2021). "UN BREVE ACERCAMIENTO A LOS SISTEMAS OPERATIVOS EN TIEMPO REAL EMBEBIDOS". Comprendamos. Obtenido el día 25 de Agosto del 2021 de: http://www.comprendamos.org/alephzero/63/sistemas.html
                                 1. Oasys. (Actualizado 2021). " Sistemas embebidos y su aportación a la industria". Oasys. Obtenido el día 25 de Agosto del 2021 de: https://oasys-sw.com/sistemas-embebidos-industria/
                                    1. Camargo. B Carlos Ivan. (2004). "DESARROLLO DE METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE SISTEMAS EMBEBIDOS PARA APLICACIONES INDUSTRIALES". Uermes UNC. Obtenido el día 25 de Agosto del 2021 de: http://www.hermes.unal.edu.co/pages/Consultas/Proyecto.xhtml?idProyecto=3602
                                       1. ROSAS OSCAR. ( 29 ENERO, 2017). "Arquitecturas Von-Newman VS Harvard". Compilando Conocimiento. Obtenido el día 25 de Agosto del 2021 de: https://compilandoconocimiento.com/2017/01/29/arquitecturasvon-newmanvsharvard/
3. FPGA
   1. Las Field Programmable Gate Arrays (FPGA) son circuitos integrados reconfigurables compuestos de interconexiones programables que combinan bloques lógicos programables, de memoria embebida y de procesamiento de señales digitales, entre otros.
   2. CDPL
      1. Un CPLD (del acrónimo inglés Complex Programmable Logic Device) es un dispositivo electrónico. Un CPLD se forma con múltiples bloques lógicos, cada uno similar a un PLD.
      2. ASIC
         1. n circuito Integrado para aplicaciones específicas, es un circuito integrado hecho a la medida para un uso en particular, en vez de ser concebido para propósitos de uso general.

1. Como bien sabemos la Arquitectura de Von Neumann: "Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la cual la unidad central de proceso (CPU), está conectada a una memoria principal única (casi siempre sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa y los datos. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (control, direcciones y datos)"
   1. Limitaciones
      1. La limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas.
         1. La limitación de la velocidad de operación a causa del bus único para datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de acceso.
      2. Ventajas
         1. La limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas.
            1. La limitación de la velocidad de operación a causa del bus único para datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de acceso.
2. Cuello de botella
   1. Ootro de los problemas que tiene esta arquitectura es el cuello de botella que consiste en que el canal de transmisión de los datos compartido entre CPU y memoria genera un cuello de botella de Von Neumann, un rendimiento limitado (tasa de transferencia de datos) entre la CPU y la memoria en comparación con la cantidad de memoria.

1. Este modelo, que utilizan los micro controladores PIC, tiene la unidad central de proceso (CPU) conectada a dos memorias (una con las instrucciones y otra con los datos) por medio de dos buses diferentes.
   1. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa (Memoria de Programa)
      1. la otra sólo almacena datos (Memoria de Datos)
         1. Ambos buses son totalmente independientes lo que permite que la CPU pueda acceder de forma independiente y simultánea a la memoria de datos y a la de instrucciones.
            1. También la longitud de los datos y las instrucciones puede ser distinta, lo que optimiza el uso de la memoria en general. Para un procesador de Set de Instrucciones Reducido, o RISC
               1. el set de instrucciones y el bus de memoria de programa pueden diseñarse de tal manera que todas las instrucciones tengan una sola posición de memoria de programa de longitud.
                  1. Además, al ser los buses independientes, la CPU puede acceder a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo leer la siguiente instrucción a ejecutar.
2. Ventajas
   1. El tamaño de las instrucciones no está relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa
      1. El tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando una mayor velocidad en cada operación.

1. Arquitectura Von Neumann con respecto de la Arquitectura Harvard
   1. Los datos y las instrucciones(secuencia de control), Se almacenan en una misma memoria de lectura/escritura.
      1. No se pueden diferenciar entre datos e instrucciones al examinar una posición de memoria (Location).
         1. Los contenidos de la memoria son direccionados por su ubicación(location), sin importar el tipo de datos contenido all.
            1. La ejecución ocurre en modo secuencial mediante la lectura de instrucciones consecutivas desde la memoria.
2. Arquitectura Harvard con respecto de la Arquitectura Von Neumann
   1. Las instrucciones y los datos se almacenan en caches separadas para mejorar el rendimiento.
      1. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de cach entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma.
         1. Esta arquitectura suele utilizarse en DSPs, o procesador de señal digital, usados habitualmente en productos para procesamiento de audio y video.