¿qué es embebido en arquitectura?

Diseño de la arquitectura de sistemas empotrados

El siguiente artículo ofrece un esquema de la arquitectura de los sistemas embebidos. El sistema embebido puede considerarse como un sistema basado en un microcontrolador, que funciona con el software y el sistema de control que puede utilizarse para realizar alguna tarea en particular. El significado amplio de sistema embebido es que es el sistema de hardware que consiste en el software incrustado en el sistema de hardware. El sistema embebido puede ser un sistema independiente o puede formar parte de un gran sistema. El sistema embebido puede ser controlado por el software y el software es demandado para distinguir el sistema embebido. Los sistemas embebidos son ampliamente utilizados como dispositivos electrónicos, ya que son baratos y fáciles de usar.

El significado literal de sistema embebido es el sistema que reside en otro sistema. El sistema embebido es el sistema de hardware en el que el software reside en el sistema. El sistema embebido puede considerarse como el microprocesador que puede utilizarse para realizar alguna tarea específica.

El sistema de hardware es el sistema que contiene los componentes que se pueden utilizar para diseñar el sistema embebido. El tamaño de los componentes se mantiene pequeño para que el tamaño total del sistema embebido pueda mantenerse pequeño. El sistema de software es la aplicación que reside en el sistema de hardware y que puede utilizarse para realizar alguna tarea específica. En el sistema puede residir una aplicación a la vez para que la velocidad de procesamiento de la tarea sea rápida y pueda obtener resultados precisos. El software utilizado en el sistema embebido es específico para este tipo de sistema y no puede ser utilizado como software general para otros dispositivos informáticos, ya que los componentes de hardware son diferentes y pueden crear problemas de configuración. El sistema operativo en tiempo real es un software de tipo utilitario que ayuda al procesador a ejecutar la tarea de forma secuencial con una latencia mínima. El funcionamiento completo del sistema embebido puede ser controlado directamente por el sistema de monitoreo en tiempo real.

Arquitectura de microprocesadores en sistemas embebidos

Diseño de sistemas embebidos”, “arquitectura de sistemas”, “arquitectura de software”, ¿qué hay exactamente detrás de estos términos? ¿Qué significan? ¿Cuáles son las definiciones? ¿Por qué es importante diferenciar estos dos términos?

“Un sistema embebido es un ordenador electrónico que está integrado (embebido) en un contexto técnico. En este contexto, el ordenador realiza funciones de supervisión, control o regulación o es responsable de alguna forma de procesamiento de datos o señales, por ejemplo, en el bloqueo o desbloqueo, la codificación o decodificación o el filtrado”.

“Un sistema empotrado es un sistema digital de valor binario (también llamado sistema informático) que está incrustado en un sistema técnico circundante e interactúa con él. En este caso, el ordenador suele asumir funciones de supervisión, control o regulación, pero a menudo también es responsable de alguna forma de procesamiento de datos o señales.”

En aras de la simplicidad, solemos referirnos simplemente al “sistema” que estamos tratando. A lo largo de este artículo, a menudo nos referiremos sólo al “sistema”, que significa el sistema técnico o integrado correspondiente.

Diagrama de arquitectura del sistema embebido

Los microcontroladores 8051 trabajan con un bus de datos de 8 bits. Por lo tanto, pueden soportar una memoria de datos externa de hasta 64K y una memoria de programa externa de 64k en el mejor de los casos. En conjunto, los microcontroladores 8051 pueden direccionar 128k de memoria externa.

Cuando los datos y el código se encuentran en diferentes bloques de memoria, la arquitectura se denomina arquitectura Harvard. Si los datos y el código se encuentran en el mismo bloque de memoria, la arquitectura se denomina arquitectura Von Neumann.

La arquitectura Von Neumann fue propuesta por primera vez por el informático John von Neumann. En esta arquitectura, existe una ruta o bus de datos para las instrucciones y los datos. Como resultado, la CPU realiza una operación a la vez. O bien obtiene una instrucción de la memoria, o bien realiza una operación de lectura/escritura de datos. Por lo tanto, una operación de obtención de instrucciones y una operación de datos no pueden ocurrir simultáneamente, compartiendo un bus común.

La arquitectura Von-Neumann admite hardware sencillo. Permite el uso de una única memoria secuencial. Las velocidades de procesamiento actuales superan ampliamente los tiempos de acceso a la memoria, por lo que empleamos una cantidad muy rápida pero pequeña de memoria (caché) local del procesador.

Arquitectura de hardware y software de sistemas empotrados

Tras una década construyendo y distribuyendo productos de hardware, me convencí de que muchos de los problemas y retrasos que experimenté podrían haberse evitado con un poco de planificación y reflexión. En repetidas ocasiones, nos hemos metido en problemas con un código que parecía funcionar bien al principio, pero que causaba problemas meses después, cuando por fin empezábamos a probar el sistema de principio a fin. Los problemas graves provocaron importantes reescrituras de software, cambios en la pila tecnológica y retrasaron la fecha de entrega. Y lo que es peor, al pasar de un equipo de producto a otro, me di cuenta de que estábamos repitiendo los mismos errores básicos.

Empecé a reflexionar sobre esta situación. ¿Por qué nos enfrentábamos a los principales problemas de diseño y áreas de riesgo al final del proyecto en lugar de al principio? ¿Cómo podíamos describirnos como “ágiles” si no éramos capaces de adaptar rápidamente nuestros programas al cambio? ¿Por qué ninguno de los equipos en los que estuve utilizó nada parecido a una actividad de diseño antes de empezar a construir un sistema?

Estas preguntas me llevaron a una profunda inmersión en los temas de arquitectura de software, pensamiento sistémico y diseño de sistemas. He aplicado innumerables lecciones a nuestros proyectos internos, proyectos de clientes y esfuerzos de desarrollo empresarial. La exploración de valores, el modelado visual y los esfuerzos de arquitectura minimalista han mejorado significativamente la calidad de nuestro trabajo y han reducido el riesgo de muchos proyectos.