21 - Sistemas embebidos. Arquitectura

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Arquitecturas de los sistemas microprocesador

Al margen del modelo Von Neumann, se pueden clasificar los procesadores en los modelos RISC y CISC:

El procesador recibe las órdenes y las ejecuta. Esas “órdenes” son operaciones matemáticas que vienen definidas de fábrica en lo que se llama “ISA”, Instruction Set Architecture, “juego de instrucciones”. Existen dos conjuntos de instrucciones:

Los dos ejemplos más típicos de cada ISA son los procesadores x86 y los ARM:

Durante años, el estándar de la informática estaba en los sistemas x86 (CISC). RISC se reservaba a las videoconsolas y máquinas más potentes (grandes). Pero RISC tenía un gran potencial ya que aunque el rendimiento era bajo, el consumo eléctrico era muy bajo, y eso facilitó su implantación en los dispositivos móviles. En la llamada “era post-PC”, donde los equipos son portátiles y funcionan instantáneamente en operaciones típicas (navegar por internet, agenda, correo…), ARM ha encontrado su hueco.

Es muy complicado portar una aplicación de un sistema operativo a otro, pero lo es mucho más si hay un cambio de arquitectura de por medio. En los videojuegos a veces reducen esa complejidad creando motores gráficos multiplataforma. Entrevista a John Romero:

El hardware evoluciona tan rápido, y la tecnología también… Ahora los motores son compatibles con consolas y PC, y hay que aprovecharlo. Si funciona, ¿por qué no vas a sacar DOOM en Switch? ¿O Mario, o Animal Crossing en un móvil? La tecnología ahora es multiplataforma, y en aquel entonces no lo era. La razón es sencilla: es más fácil ahora. Si fuera igual de difícil que lo era en los 80, probablemente no lo veríamos tan a menudo.

Fuentes: (para saber más):

 ¿Qué es un “SoC”?

Un SoC (“System on Chip”) es un circuito integrado que aglutina procesador (CPU, a menudo con núcleos de rendimiento y de bajo consumo) y otros componentes, entre los cuales puede estar:

Ejemplos:

Curiosidad: Substitución de RAM y subsiguiente reballing de un Apple M1 (link a noticia):

En estos equipos es importante el TDP (Thermal Design Power), que indica el consumo teórico a máxima potencia. En este año se ha criticado mucho al A14 por no incluir modem 5G integrado. El Exynos 990 puede tener un TDP más alto, pero incluye 5G. Por su parte, el consumo total del A14 + modem 5G externo supera con creces al Exynos.

Más información sobre hw sistemas CPU

Sistemas embebidos

Los sistemas embebidos (“embedded system”) son sistemas basados en CPU (microprocesador) o MCU (microcontrolador) diseñados para hacer funciones dedicadas como parte de un sistema eléctrico o mecánico más amplio (fuente: Intel). Esta es una definición bastante abierta.

Imagina un sistema con automatismo pero con todo integrado en el mismo contenedor:

Los sistemas embebidos no son flexibles (como la ESP32 o el Arduino), sino que están enfocadas a una sola tarea. Podemos considerar sistemas embebidos a los montajes que hacemos si en lugar de usar “breadboards” y “jumper wires” usásemos PCBs permanentes.

Ejemplos:

Hardware de moda en principiantes de electrónica embebida

¡Ya los conoces! Raspberry Pi Compute Module 4 y ESP32 son los favoritos de los makers a día de hoy.

Mirad qué locura de placas para CM4: https://pipci.jeffgeerling.com/boards_cm

En cuanto a la ESP32, la reina de la IoT (Internet of Things), tenemos un montón de placas, a mi personalmente me encantan las de la marca Lilygo. Tienen smartwatches, despertadores, chips LoRa…

¿Sabes diseñar en KiCAD? Pues ya puedes empezar a hacer tu propia electrónica embebida!!!!

Más info en Reddit

Artículo excelente: So you want to build an embedded Linux system?


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