Re: Características De Un Sistema Operativo De Red
Giselda Sasao
Son diseados generalmente para su utilizacin en tareas que impliquen una computacin en tiempo real, pero tambin destacan otros casos como son Arduino y Raspberry Pi, cuyo fin est ms orientado al diseo y desarrollo de aplicaciones y prototipos con sistemas embebidos desde entornos grficos.
Cuando hablamos de microprocesador, debemos tener en cuenta la evolucin del trmino. Inicialmente, el procesador estaba formado por elementos independientes interconectados entre s mediante buses. Por ejemplo los registros, el oscilador que da la seal de clock, la ALU, todos eran componentes separados.
Segn se fue desarrollando la tecnologa y la escala de integracin, estos diferentes componentes se fueron fusionando dentro del mismo circuito. As se pas de tener un procesador formado por muchos circuitos integrados interconectados, a tener lo que denominamos microprocesador, que incorporaba todos estos elementos en un nico circuito integrado.
A da de hoy, el uso de los trminos microprocesador y procesador es prcticamente intercambiable, ya que la gran mayora de las veces se hace uso de microprocesadores. El procesador constituye el ncleo del computador, denominado tambin como CPU (Unidad Central de Procesamiento). Dentro del procesador se encuentra la ALU (Unidad Aritmtica Lgica), encargada de realizar las operaciones matemticas, los registros que guardan datos temporalmente, la unidad de control que sincroniza el funcionamiento del resto de componentes, una pequea memoria ROM donde se guardan las instrucciones que utilizar, y dems componentes.
Es importante mencionar que los microprocesadores no se utilizan de manera aislada. No tienen uso por s mismos, sino que se integran dentro de otros sistemas que les dan un uso concreto, como por ejemplo los microcontroladores o los SBCs.
Podemos entender un microcontrolador como un computador dedicado. Cuando decimos que son computadores dedicados, nos referimos a la capacidad limitada que suelen tener. Son pequeos, con velocidad relativamente baja y un diseo sencillo y ligero. En nuestro computador de casa tenemos el procesador por un lado, la RAM por otro, etc. En cambio, un microcontrolador es un nico chip en el que se junta un procesador, una memoria RAM, una memoria ROM y otra serie de componentes que sern tiles al programador como conversores ADC y DAC o entrada/salida en diferentes formatos.
Es por ello, que no estn pensados para mantener una infraestructura de software titnica. La gran mayora de veces los microcontroladores se programan directamente, prescindiendo de un sistema operativo integrado.
Esta capacidad limitada casi obliga a que haya una amplia gama de microcontroladores formados a partir de elementos variados (diferentes tamaos de RAM, diferentes procesadores, diferentes mdulos de entrada/salida) segn el uso que se le vaya a dar. Que exista esta diversidad nos permite utilizar el microcontrolador que mejor se adapte a las necesidades de nuestro proyecto, y es uno de los motivos por el que son tan populares en los sistemas empotrados.
Un kit de desarrollo es un elemento hardware que facilita las pruebas y la programacin de otro componente hardware, ya sea un microcontrolador, un microprocesador, una FPGA, u otros. Normalmente son placas con el componente en cuestin que se quiere utilizar junto con varios elementos extra que facilitan la programacin y el prototipado.
Su principal utilidad es servir como escenario de prcticas y aprendizaje a los ingenieros que ms tarde tendrn que trabajar con el microcontrolador o microprocesador de una forma parecida. Ejemplos de dev boards son Arduino (basados en microcontrolador), Raspberry Pi (basado en microprocesador), o las placas de desarrollo de FPGAs.
Qu significa eso? Para que Arduino sea todo lo que es, cabe tener en cuenta que la compaa realiza varios servicios con el objetivo de facilitar tanto la entrada de principiantes al mundo de la electrnica como el diseo y el prototipado a los profesionales. Arduino como hardware es una placa de desarrollo de microcontroladores, es decir, un microcontrolador integrado en el mismo chip con todos los componentes electrnicos que necesita para funcionar correctamente (resistencias, condensadores, un oscilador de cristal si el micro no lo trae ya, tiras de pines para poder conectarle cosas, etc.). Adems, Arduino produce un entorno de desarrollo que nos evita casi todos los problemas a la hora de subir el cdigo a los microcontroladores, que por s mismos solan tener mtodos muy diferentes de flasheado y compilacin con un proceso largo y tedioso. El entorno de desarrollo Arduino acorta y facilita este proceso, y de ah la gran popularidad que han ido ganando a lo largo de los aos.
Por su parte, una Raspberry Pi se considera un SBC, es decir, un Single-Board Computer. El concepto es muy parecido al de una placa de desarrollo, pero digamos que de caractersticas ms robustas. Si un Arduino nos ayuda a programar microcontroladores que tendrn slo un programa cargado (sin sistema operativo), poca memoria, poca velocidad, etc, una Raspberry Pi es un ordenador completo en una sola placa. Tiene un sistema operativo oficial llamado Raspbian, basado en la distribucin Debian de Linux, tienen ms memoria RAM y almacenamiento. Suele utilizarse para realizar aplicaciones que necesitan ms capacidad de cmputo o simplemente precisan tener un sistema operativo que le garantice determinadas libreras o paquetes.
Si no sabes cmo elegir y quieres ver en detalle tanto las ventajas como los puntos dbiles de ambos, para ayudaros a elegir, te recomendamos que leas nuestro post sobre Arduino vs Raspberry Pi. Te ayudamos a escoger la mejor opcin ofrecindote unas recomendaciones prcticas de nuestros desarrolladores expertos.
Las FPGAs son uno de los ltimos escalones en la evolucin del hardware reconfigurable. Disear y probar componentes hardware era un proceso muy lento y muy costoso. No haba muchas formas de probar que tu diseo funcionara hasta que no lo imprimas en una placa, y el proceso de impresin es lento y caro, sobre todo para ir probando cambios en el diseo.
Las FPGAs llegaron para cambiar esto. En esencia son muchos componentes hardware interconectados entre s (desde puertas lgicas hasta elementos un poco ms complejos), pero de manera que las interconexiones son configurables y las eliges t. Esto te permite escoger los componentes que t quieras y conectarlos a tu gusto, sin necesidad de imprimir en hardware. Simplemente haces el diseo en un lenguaje concreto (llamado lenguaje de descripcin hardware, HDL por sus siglas en ingls), y una herramienta proporcionada por el fabricante de la FPGA convertir ese lenguaje en conexiones abiertas o cerradas en los miles de componentes internos de la FPGA. El resultado es que dentro de la FPGA se encontrar tu circuito hardware tal cual, y producir la misma funcin que producira si lo hubieras impreso en una placa.
El trmino SoC (System-On-Chip) es bastante genrico y suele utilizarse ms desde una perspectiva de marketing. Un conjunto de elementos que antes estaban separados pero ahora se integran en un nico chip puede llamarse SoC. Es habitual encontrarse SoCs formados por una CPU junto con componentes como FPGAs, o SoCs de microcontroladores como el ESP32, etc. Es un trmino muy amplio que hace referencia a casi cualquier tecnologa que se integra dentro de un nico chip o placa.
Un DSP es, por sus siglas en ingls, un Procesador de Seal Digital. Es un componente hardware optimizado para tratar con seales digitales. Se utiliza ampliamente all donde necesitemos tratar audio, video o telecomunicaciones. Su uso est muy extendido, y casi toda la tecnologa que usamos diariamente contiene uno o varios chips DSP. Nuestros telfonos mviles, por ejemplo, los utilizan para procesar el audio de entrada y salida, para las comunicaciones por wifi o por red de datos (4G, 5G), para el GPS, bluetooth, etc.
RTS viene de sus siglas en ingls: Sistema en Tiempo Real. Los Real-Time Systems son sistemas capaces de mantener medidas de tiempo estrictas y exactas, tiles para todos aquellos entornos en los que el tiempo de reaccin sea crtico y la validez de los resultados obtenidos dependa tambin de si se han cumplido los plazos de tiempo esperados. Por ejemplo, los sistemas de control que tienen casi todos los coches modernos se sustentan en sistemas de tiempo real. El airbag tiene unos marcos de tiempo muy concretos para activarse o deja de ser til. Igual que la calibracin del ABS, los frenos automticos al detectar una posible colisin, o la correccin del rumbo al detectar una desviacin. A todos estos factores hay que reaccionar rpido porque el tiempo de respuesta es crucial para la efectividad del sistema. Por ello se disean sistemas en tiempo real, que aseguren respetar y cumplir estas condiciones temporales con exactitud.
Linux embebido (embedded Linux) no es ms que un tipo de sistema operativo/kernel Linux que ha sido diseado para ser instalado y utilizado en dispositivos o sistemas empotrados. Aunque utiliza el mismo kernel, Linux Embebido es bastante diferente del sistema operativo estndar. En primer lugar, est especficamente adaptado a los sistemas embebidos y, por lo tanto, tiene un tamao mucho menor, requiere menos potencia de procesamiento y tiene caractersticas mnimas. En consecuencia y en funcin de los requisitos del sistema embebido subyacente, el ncleo de Linux se modifica y optimiza como una versin de Linux embebido. Una instancia de Linux de este tipo slo puede ejecutar aplicaciones creadas especficamente para el dispositivo.
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