FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS EMPOTRADOS

Cada día nuestra vida se vuelve más dependiente de los sistemas integrados, que incluyen no solo aplicaciones críticas para la seguridad, como dispositivos y control automotrices, aeronaves, aeroespacial y
dispositivos médicos, pero también comunicaciones, mundos móviles y electrónicos, el hogar inteligente, telas, fábricas, etc. Todo esto tiene un impacto de amplio alcance en la sociedad, incluida la seguridad,
privacidad y modos de trabajar y vivir. Más del 98% de los procesadores que se aplican en la actualidad se encuentran en sistemas integrados y ya no son visibles para el cliente como “computadoras” en el
sentido ordinario.

Definición: Un sistema integrado es una combinación de hardware y software que crea un sistema informático dedicado que realiza tareas específicas predefinidas y que está integrado como un subsistema en un sistema más grande, si no es un dispositivo independiente. Un sistema integrado también se puede definir como una computadora de propósito único.

Características especiales: en general, un sistema integrado

  • ¿Es un sistema construido para cumplir con su deber, total o parcialmente independiente de
    Intervención humana;
  • Está especialmente diseñado para realizar algunas tareas de la manera más eficiente;
  • Interactúa con los elementos físicos de nuestro entorno, controlando y accionando el motor, detectando la temperatura, etc.

La mayoría de los sistemas integrados son aplicaciones de tiempo crítico (restricciones en tiempo real, RTS), lo que significa que el sistema integrado está funcionando en un entorno donde la sincronización es muy importante.
Importante: los resultados de una operación solo son relevantes si tienen lugar en un tiempo específico.
cuadro. Las respuestas correctas que llegan demasiado tarde o incluso demasiado pronto son incorrectas. Por ejemplo, un El piloto automático en una aeronave es un sistema de tiempo crítico. Si el piloto automático detecta que el avión para alguna razón está entrando en un estancamiento, entonces debería dar un paso para corregir esto dentro de
milisegundos o habría resultados catastróficos. Hay sistemas embebidos que son no RTS (por ejemplo, Palm tops sin conexión).

Desde el punto de vista de la implementación, existe una gran diferencia entre una computadora y
un sistema integrado. A menudo se requieren sistemas integrados para proporcionar una respuesta en tiempo real.
Un sistema en tiempo real se define como un sistema cuya corrección depende de la puntualidad de
su respuesta. En algunos casos, el retraso en la respuesta en tiempo real es un error fatal, pero en otros es un pequeño retraso es aceptable. Los sistemas en tiempo real se pueden clasificar como:

  • Sistema duro en tiempo real: sistemas con graves limitaciones de puntualidad de la
    respuesta. Algunos ejemplos son el sistema de control de vuelo de la aeronave y los sistemas de sensores en un
    reactores nucleares y centrales eléctricas.
  • Sistemas blandos en tiempo real: sistemas que toleran pequeñas variaciones en la respuesta.
    veces.
  • Sistemas híbridos en tiempo real: sistemas que presentan limitaciones tanto rígidas como blandas.
    de su desempeño.

Los sistemas integrados pueden ser económicos, pero a menudo son propensos a algunos
problemas. Una computadora personal puede enviarse con una falla en el software, y una vez
descubierto, a menudo se puede enviar un parche de software para solucionar el problema. Un incrustado
El sistema, sin embargo, se programa con frecuencia una vez y el software no se puede parchear.
Incluso si es posible reparar el software defectuoso en un sistema integrado, el proceso suele ser demasiado complicado para el usuario. Otro problema con los sistemas integrados es quea menudo se instalan en sistemas más grandes para los que la falta de fiabilidad no es una opción. Por ejemplo, no se puede permitir que el sistema integrado que controla los frenos de un automóvil falle bajo ninguna condición. Como tal, muchas de las técnicas de programación utilizadas al lanzar juntos, el software de producción no se puede utilizar en sistemas integrados. Debe garantizarse la fiabilidad antes de que el chip salga de fábrica. Esto significa que todos los sistemas integrados deben probarse y analizarse exhaustivamente. Un sistema integrado tendrá muy pocas recursos en comparación con los sistemas informáticos completos como la computadora de escritorio, la capacidad de memoria y la potencia de procesamiento en un sistema integrado es limitada. Es más Es un desafío desarrollar un sistema integrado en comparación con el desarrollo de una aplicación. para un sistema de escritorio, ya que estamos desarrollando un programa para un entorno muy restringido.
Algunos sistemas integrados ejecutan una versión reducida del sistema operativo llamado sistema operativo en tiempo real (RTOS).

Las características generales de los sistemas embebidos son:

  • Realizar una sola tarea (por lo general, los sistemas integrados no son para fines generales);
  • Rendimiento cada vez más alto y con limitaciones de tiempo real;
  • La potencia, el costo y la confiabilidad son consideraciones importantes;
  • Son sistemas de hardware y software (HW-SW); el software se utiliza para más característica y flexibilidad y hardware para rendimiento y seguridad.

Una vista detallada de los sistemas integrados muestra que:

  • La gran mayoría de los chips de CPU producidos en todo el mundo en la actualidad se utilizan en
    sistemas integrados y solo una pequeña parte de las CPU se aplica en personal
    ordenadores;
  • Cada año, el software integrado se escribe cinco veces más que “normal”
    software. El número de constructores de software de sistemas embebidos pasó de 2
    millones en 1994 a más de 10 millones en 2010.

Una de las clasificaciones de residuos utilizados de los sistemas integrados es:

  • Distribuido y no distribuido;
  • Reactivo y transformador;
  • Control dominado y datos dominados.