Post on 26-Sep-2015
description
1
FASE 2
CONCEPTOS GENERALES
UNIDAD 1
PRESENTADO POR:
GUSTAVO A. ZUIGA P.
87.064.660
LUIS H. MORALES G
6.115.356
ALEJANDRO CANO M.
16.375.904
CARLOS F. ESCALANTE A.
94.476.240
HCTOR F. VALENZUELA V.
14.477.623
GRUPO 7
PRESENTADO A:
OSCAR IVAN VALDERRAMA
DIRECTOR
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TENOLOGIAS E INGENIERIAS ECBTI
SISTEMAS EMBEBIDOS
MARZO DE 2015
2
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION .................................................................................................... 4
FASE 1. SISTEMAS EMBEBIDOS .......................................................................... 5
QU ES UN SISTEMA EMBEBIDO? ................................................................ 5
Sistemas operativos embebidos ...................................................................... 6
HISTORIA ............................................................................................................ 6
Software ........................................................................................................... 7
Lenguajes de Programacin ............................................................................ 8
Hardware .......................................................................................................... 9
CARACTERSTICAS ........................................................................................... 9
COMPONENTES SISTEMA EMBEBIDO .......................................................... 10
Arquitectura bsica ms empleada ................................................................ 10
Descripcin De Los Elementos ...................................................................... 11
APLICACIONES DE LOS SISTEMAS EMBEBIDOS ......................................... 12
- En el rea de Transporte: ........................................................................ 12
- Fabricacin Automtica ............................................................................ 13
- Aplicaciones Domsticas ......................................................................... 13
- Comunicaciones ....................................................................................... 13
- Puntos de servicio .................................................................................... 13
Vida cotidiana ................................................................................................. 14
- Sistemas de control areo y martimo ...................................................... 14
FASE 2. MICROPROCESADORES ...................................................................... 15
DEFINICIN DE MICROPROCESADOR .......................................................... 15
3
INTEL CELERON ........................................................................................... 16
INTEL CORE 2 QUAD ................................................................................... 16
INTEL CORE I3 .............................................................................................. 17
INTEL CORE I5 .............................................................................................. 17
INTEL CORE I7 .............................................................................................. 17
I7, CORE ........................................................................................................ 17
INTEL ATOM .................................................................................................. 19
AMD Phenom II .............................................................................................. 19
AMD Athlon II x2 ............................................................................................ 19
AMD SEMPROM ............................................................................................ 20
EL FUTURO DE LOS MICROPROCESADORES ............................................. 21
FASE 3. MICROCONTROLADORES. .................................................................. 22
DEFINICIN ...................................................................................................... 22
Familias de Microcontroladores ..................................................................... 23
DIFERENCIAS ENTRE MICROPROCESADORES Y
MICROCONTROLADORES. ............................................................................. 25
APLICACIONES ................................................................................................ 26
FAMILIAS Y SUS RESPECTIVAS CARACTERSTICAS .................................. 27
DESCRIBA QUE ES UN PIC Y SUS CARACTERSTICAS ............................... 28
DEFINICIN .................................................................................................. 28
CARACTERSTICAS DE LOS PIC ................................................................ 29
CONCLUSIONES .................................................................................................. 30
BIBLIOGRAFA ..................................................................................................... 32
4
INTRODUCCION
Con el desarrollo de esta actividad afianzaremos nuestros conocimientos respecto
a al contenido de la primera unidad del curso sistemas embebidos. Con el desarrollo
de este trabajo, reconoceremos la importancia de los sistemas embebidos, las
caractersticas de los microprocesadores, microcontroladores y dems
componentes de los sistemas embebidos del mercado, sus ventajas, aplicaciones
principales, caractersticas y adems de los diferentes componentes de
microcontroladores, microprocesadores y con ello nos familiarizaremos en el
entorno de la ingeniera que es esencial en nuestra carrera.
Este trabajo, nos exige retomar conocimientos adquiridos previamente en otras
materias y en la primera unidad, adems de adquirir nuevo conocimiento por medio
de la investigacin de los temas a tratar en este trabajo acadmico, lo cual es
imprtate para nosotros como futuros profesionales reforzando la aplicacin y
conocimientos de los sistemas embebidos, los microcontroladores y los
microprocesadores.
5
FASE 1. SISTEMAS EMBEBIDOS
Describa el significado, historia, caractersticas, componentes y aplicaciones de los
sistemas embebidos. Consulte fuentes diferentes al mdulo del curso.
QU ES UN SISTEMA EMBEBIDO? Los sistemas embebidos, como dice su nombre, forma parte de un conjunto ms amplio, como puede ser una mquina, un electrodomstico u otro sistema ms amplio. Esta parte que est instalada en el interior de la mquina, es la que llamamos sistema embebido o empotrado. Su misin consiste en resolver una pequea del conjunto que tiene que resolver la mquina en cuestin. Los sistemas embebidos se disean para cubrir necesidades especficas.
Como ya se mencion antes, un
sistema embebido resuelve una
parte parcial del conjunto de tareas
que soluciona el sistema o mquina
en donde se encuentra integrado;
En el ejemplo de una lavadora, la
electrnica que memoriza los
programas de lavado, se limita a
reproducir los pasos del programa
seleccionado dando rdenes a circuitos intermedios, quienes son los encargados
en activar o desactivar los motores elctricos, la bomba del agua, las vlvulas
elctricas u otros componentes.
Es importante saber que tambin encontramos software:
6
Sistemas operativos embebidos Un sistema operativo es un programa que se ejecuta continuamente en un
dispositivo, brindando una capa de abstraccin para los usuarios facilitndole el uso
del dispositivo; adems de ocultar el hardware del sistema y encargarse de la
administracin de sus recursos.
Estos sistemas operativos embebidos usan una arquitectura de microkernel o una
arquitectura modular, esto los hace fcilmente adaptables para ajustarse a
diferentes requerimientos de aplicaciones.
Ejemplos de sistemas operativos embebidos:
eCos (dispositivos de tiempo real)
TinyOS (redes de sensores, motores)
Linux embebido (PDAs, smartphones, routers inalmbricos)
Inferno (sistemas distribuidos de tiempo real)
VxWorks (mdems, firewalls, routers inalmbricos)
QNX (dispositivos de tiempo real)
Windows Mobile (PDAs, smartphones, dispositivos multimedia)
Windows CE (PDAs, smartphones)
LynxOS (aeronaves, automviles
PalmOS (PDAs, smartphones)
Garnet OS (PDAs, smartphones)
Symbian (smartphones)
De todos estos ejemplos, slo los cuatro primeros son de cdigo abierto, y de entre
estos, nicamente eCos y Linux embebido son gratuitos.
HISTORIA El primer sistema embebido reconocido fue el sistema de gua de Apolo desarrollado
por el laboratorio de desarrollo del MIT para las misiones Apolo hacia la luna. Cada
vuelo hacia la luna tena dos de estos sistemas. La funcin era manejar el sistema
de gua inercial de los mdulos de excursin lunar. En un comienzo fue considerado
como el elemento que ms riesgo presentaba en el proyecto Apolo.
Este sistema de cmputo fue el primero en utilizar circuitos integrados y utilizaba
una memoria RAM magntica, un tamao de palabra de 16 bits. El software fue
escrito en el lenguaje ensamblador propio y constitua en el sistema operativo
bsico, pero capaz de soportar hasta ocho tareas simultneas.
7
El primer sistema
embebido producido
en masa, fue el
computador gua del
misil norteamericano
Minuteman II en
1962. El principal
aspecto de diseo
del computador del
Minuteman, es que
adems de estar
construido con
circuitos integrados,
permita
reprogramar los
algoritmos de gua
del misil para la
reduccin de errores, y permita realizar pruebas sobre el misil ahorrando as el peso
de los cables y conectores.
Por otra parte los sistemas embebidos han estado presentes a lo largo de la historia
pero se han vuelto ms visibles con el desarrollo de la electrnica. Estos son
independientes, por lo que requiere de un sistema operativo para dicho sistema. Por
esta razn la historia de estos sistemas podra dividirse en 2 aspectos importantes:
El software y Hardware.
Software Es comnmente aceptado que la historia de la computacin moderna comienza con
Charles Babbage, en 1822, sin embargo las primeras computadoras mecnicas y
elctricas no contaban con un lenguaje de programacin tal como lo conocemos
ahora, la mayora de ellas era construida para llevar a cabo una tarea especfica;
por lo tanto la forma de programarla era particular a cada computadora.
8
Lenguajes de Programacin
Shortcode
En 1949, aparece el primer lenguaje que se us en computadoras electrnicas:
Shortcode, requera que el programador convirtiera (compilara) su programa a 0's
y 1's de manera manual.
A-0
Fue hasta el ao de 1951, que Grace Hopper trabajando para Remington Rand,
comienza a desarrollar el primer compilador, lo que trajo consigo una programacin
ms rpida.
Fortran
Es en el ao de 1957 cuando aparece el primero de los grandes lenguajes de
programacin de uso an actualmente. Fue desarrollado por IBM para cmputo
cientfico. El lenguaje original solo inclua FOR, DO y GOTO. Tambin defini los
tipos de datos bsicos: TRUE, FALSE, integer, real, double presicion.}
LISP
En el ao de 1958, el profesor John McCarthy del M.I.T. comenz a desarrollar la
teora de un lenguaje de de procesamiento de listas. Es importante hacer notar que
McCarthy no solo marco un hito en la historia los lenguajes de programacin sino
que cre un modelo de programacin que ha demostrado ser superior, tanto que
podemos decir que en la actualidad existen dos grandes modelos de programacin
el de C y el de Lisp, y podemos notar que los lenguajes del modelo C tratan de
parecerse cada vez ms a Lisp.
ALGOL
Es en 1960 cuando aparece el lenguaje ALGOL 6.0 el primer lenguaje estructurado
en bloques. Este lenguaje fue muy popular en el segundo lustro de los 60's. Su
principal contribucin es ser la raz del rbol que ha producido lenguajes tales como
pascal, C, C++, y Java.
COBOL
En 1959, Conference on Data Systems and Languages (CODASYL) crea COBOL,
un lenguaje para negocios; que fuera fcil de aprender para gente que no tuviera
9
formacin en ciencias de la computacin. Sus nicos tipos de datos fueron cadenas
y nmeros
Hardware Consiste en todas las partes fsicas de un sistema tecnolgico, las que podemos ver
en el exterior como las que lo complementan en su interior, sin salir del campo
material se define como todos los componentes electrnicos, elctricos,
electromecnicos, mecnicos y cualquier otro elemento involucrado.
El hardware de estos sistemas es una simplificacin de la arquitectura del hardware
de una computadora personal pero con la diferencia que este tiene sus tareas
restringidas, estn diseados para ser duraderos, fiable y mal tratables. Son
diseados as ya que estos sistemas son de uso frecuente en condiciones no
ptimas sujetos a vibraciones e impactos, adems de que suelen ser de bajo peso,
bajo consumo elctrico, bajo precio y con unas dimensiones que lo definan como
portable.
CARACTERSTICAS Las principales caractersticas de un sistema embebido son el bajo costo y consumo
de potencia. Dado que muchos sistemas embebidos son concebidos para ser
producidos en miles o millones de unidades, el costo por unidad es un aspecto
importante a tener en cuenta en la etapa de diseo. Generalmente, los sistemas
embebidos emplean procesadores muy bsicos, relativamente lentos y memorias
pequeas para minimizar los costos.
En estos sistemas la velocidad no solo est dada por la velocidad del reloj del
procesador, sino que el total la arquitectura se simplifica con el fin de reducir costos.
- Esta especialmente diseado para la solucin ptima de la tarea o tareas a
resolver.
- Generalmente es, una pieza especializada instalada en un sistema anfitrin.
- A diferencia de un PC, el sistema embebido se dota con los mdulos
estrictamente necesarios para su funcin.
- Tiene un costo reducido, por lo tanto su fabricacin no requiere gastos
exagerados.
- Diseados para ser duraderos y fiables.
- Bajo consumo elctrico.
10
COMPONENTES SISTEMA EMBEBIDO
Un sistema embebido en principio estara formando
por un microprocesador y un software que se
ejecute sobre este. Sin embargo este software
necesitara sin duda un lugar donde poder guardarse
para luego ser ejecutado por el procesador.
Esto podra tomar la forma de memoria RAM o
ROM, Todo sistema embebido necesitara en alguna
medida una cierta cantidad de memoria, la cual
puede incluso encontrarse dentro del mismo chip del procesador. Adems de esto
normalmente un sistema embebido contara con una serie de salidas y entradas
necesarias para comunicarse con el mundo exterior.
Debido a que las tareas realizadas por sistemas embebidos son
de relativa sencillez, los procesadores comnmente usados
cuentan con registros de 8 o 16 bits.
En su memoria solo reside el programa destinado a gobernar una
aplicacin determinada. Sus lneas de entrada/salida soportan el
conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a
controlar y todos los recursos complementarios disponibles tiene
como nica finalidad atender a sus requerimientos.
Estas son las nicas caractersticas que tienen en comn los sistemas embebidos,
todo lo dems ser totalmente diferente para cada sistema embebido en particular
debido a la inmensa diversidad de aplicaciones disponibles.
Arquitectura bsica ms empleada Un PC embebido posee una arquitectura semejante a la de un PC. Brevemente
stos son los elementos bsicos:
- Microprocesador
- Memoria
- Cach
- Disco duro Disco flexible
- BIOS-ROM
- CMOS-RAM
- Chip Set
11
Descripcin De Los Elementos
- Microprocesador
Es el encargado de realizar las operaciones de clculo principales del sistema.
Ejecuta cdigo para realizar una determinada tarea y dirige el funcionamiento de los
dems elementos que le rodean, a modo de director de una orquesta.
- Memoria
En ella se encuentra almacenado el cdigo de los programas que el sistema puede
ejecutar as como los datos. Su caracterstica principal es que debe tener un acceso
de lectura y escritura lo ms rpido posible para que el microprocesador no pierda
tiempo en tareas que no son meramente de clculo.
Al ser voltil el sistema requiere de un soporte donde se almacenen los datos incluso
sin disponer de alimentacin o energa.
- Cach
Memoria ms rpida que la principal en laque se almacenan los datos y el cdigo
accedido ltimamente. Dado que el sistema realiza micro tareas, muchas veces
repetitivas, la cach hace ahorrar tiempo ya que no har falta ir a memoria principal
si el dato o la instruccin ya se encuentra en la cach. Dado su alto precio tiene un
tamao muy inferior (8 512 KB) con respecto a la principal (8 256 MB).
- Disco duro
En l la informacin no es voltil y adems puede conseguir capacidades muy
elevadas. A diferencia de la memoria que es de estado slido ste suele ser
magntico. Pero su excesivo tamao a veces lo hace inviable para PCs embebidos,
con lo que se requieren soluciones como discos de estado slido. Existen en el
mercado varias soluciones de esta clase (DiskOnChip, Compact Flash, IDE Flash
Drive, etc.) con capacidades suficientes para la mayora de sistemas embebidos
(desde 2 hasta ms de 1 GB). El controlador del disco duro de PCs estndar cumple
con el estndar IDE y es un chip ms de la placa madre.
- Disco flexible
Su funcin es la de un disco duro pero con discos con capacidades mucho ms
pequeas y la ventaja de su portabilidad. Siempre se encuentra en un PC estndar
pero no as en un PC embebido.
12
- BIOS-ROM
BIOS (Basic Input & Output System, sistema bsico de entrada y salida) es cdigo
que es necesario para inicializar el ordenador y para poner en comunicacin los
distintos elementos de la placa madre. La ROM (Read Only Memory, memoria de
slo lectura no voltil) es un chip donde se encuentra el cdigo BIOS.
- CMOS-RAM
Es un chip de memoria de lectura y escritura alimentado con una pila donde se
almacena el tipo y ubicacin de los dispositivos conectados a la placa madre (disco
duro, puertos de entrada y salida, etc.). Adems contiene un reloj en permanente
funcionamiento que ofrece al sistema la fecha y la hora.
- Chip Set
Chip que se encarga de controlar las interrupciones dirigidas al microprocesador, el
acceso directo a memoria (DMA) y al bus ISA, adems de ofrecer temporizadores,
etc. Es frecuente encontrar la CMOS-RAM y el reloj de tiempo real en el interior del
Chip Set.
APLICACIONES DE LOS SISTEMAS EMBEBIDOS
- En el rea de Transporte: aviones, trenes, barcos, autos, motos, etc.
Brindando una mayor seguridad y eficacia de los
mismos, como por ejemplo: produciendo sistemas
de navegacin, sensores e inteligencia artificial que
permita especificar un mejor proceso a la hora del
despegue, aterrizaje y navegacin de aviones o el
funcionamiento automtico de los sistemas de
control y circulacin de trenes.
13
- Fabricacin Automtica: Una fbrica
necesita una mquina (robots), que se
encargue de controlar todos los procesos
de produccin.
- Aplicaciones Domsticas: es
innumerable los equipos que da a da estn en
contacto directo con el ser humano que estn
involucrados con estos sistemas ellos son por
ejemplo: los tv, el radio, el celular, el microondas,
el reloj digital, entre otros.
- Comunicaciones Los sistemas de comunicaciones
adquieren, en el diseo de sistema s embebidos, cada vez
mayor importancia. Lo normal es que l SE pueda
comunicarse mediante interfaces estndar de
comunicaciones por cable o inalmbricas. As un SE
normalmente incorpora puertos de comunicaciones bajo
los estndares ms extendidos, bien aquellos que
necesitan de un cableado fsico o se trate de
comunicaciones inalmbricas. WiFi, WiMax, Bluetooth, GSM, GPRS, UMTS,
DSRC, RFID, etc.)
- Puntos de servicio: Las cajas donde se paga la
compra en un supermercado son cada vez ms
completas, integrando teclados numricos, lectores
de cdigos de barras mediante lser, lectores de
tarjetas bancarias de banda magntica o chip, pantalla
alfanumrica de cristal lquido, etc. El sistema
embebido en este caso requiere numerosos
conectores de entrada y salida y unas caractersticas
robustas para la operacin continuada.
14
Vida cotidiana Estos son algunos ejemplos de los artculos que nos ayudan hacer la vida un
poco ms fcil, aunque en algunas ocasiones la falta de estos la complica por la
costumbre que tenemos hacia ella.
- Sistemas de control areo y martimo: Sistemas
radar de aviones. El procesado de la seal recibida o
reflejada del sistema radar embarcado en un avin
requiere alta potencia de clculo adems de ocupar
poco espacio, pesar poco y soportar condiciones
extremas de funcionamiento (temperatura, presin
atmosfrica, vibraciones, etc.).
- Otros:
Equipos de medicina en hospitales y ambulancias UVI mvil. Mquinas de revelado automtico de fotos.
Cajeros automticos.
Pasarelas (Gateways) Internet-LAN.
Y un sin fin de posibilidades an por descubrir o en estado embrionario como son las neveras inteligentes que controlen su suministro va Internet, PC de bolsillo, etc.
15
FASE 2. MICROPROCESADORES
Realice una investigacin sobre los ms recientes microprocesadores, donde
describa sus caractersticas, componentes y arquitecturas.
DEFINICIN DE MICROPROCESADOR El microprocesador: es el circuito integrado
central y ms complejo de un sistema
informtico; a modo de ilustracin, se le suele
llamar por analoga el cerebro de un
computador. Es un circuito integrado
conformado por millones de componentes
electrnicos. Constituye la unidad central de
procesamiento (CPU) de un PC catalogado
como microcomputador.
Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las
aplicaciones de usuario; slo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de
bajo nivel, realizando operaciones aritmticas y lgicas simples, tales como sumar,
restar, multiplicar, dividir, las lgicas binarias y accesos a memoria.
Esta unidad central de procesamiento est constituida, esencialmente, por registros,
una unidad de control, una unidad aritmtica lgica (ALU) y una unidad de clculo
en coma flotante (conocida antiguamente como coprocesador matemtico).
Intel y AMD son los dos tipos de chips ms usados el mercado, debido a su
gran diversidad.
Las caractersticas ms importantes son:
- Nmeros de ncleos: entre ms ncleos un microprocesador, mayor cantidad
de informacin ser procesada al mismo tiempo.
- Memoria cache: es una memoria ultra rpida utilizada por el
microprocesador.
- Bus de datos frontal: un bus son lneas (cables), trazadas sobre una placa, y
se encarga de transporte de diferentes tipos de informacin.
- Velocidad del procesador: se mide en mega Hertz o en giga Hertz.
16
INTEL CELERON Es apta para las necesidades informticas bsicas como procesar textos.
Caractersticas
- 64 bits del proceso
- 1mb de memoria cache
- bus de datos frontal de 800 mshz
- un procesador con velocidad de hasta 2.2 ghz
- ahorra energa de acuerdo con las normas establecidas
INTEL CORE 2 DUO
Este procesador brinda el desempeo necesario para ejecutar mltiples tareas al
mismo tiempo.
Caractersticas:
- memoria 2 ncleos de procesamiento
- memoria cache de 2mb hasta 6mb
- total frontal. en este caso, dependiendo el nmero de
procesador, el ancho de banda puede ser de 533 mhz, 800
mhz a 1066 mhz.
INTEL CORE 2 QUAD Fue diseado con el fin de que su desempeo permita procesar entretenimientos
como: videojuegos de alto nivel, editar videos, fotografas,
reproducir pelculas y msica.
Caractersticas:
- 4 ncleos
- memoria cache de 4 mb, 6mb y 12 mb
- bus de datos frontal de 800 mhz y 1066 mhz
- procesador con velocidad de 2.53 ghz, 2,60ghz,2.80ghz y 3.06 ghz
17
INTEL CORE I3 Este microprocesador utiliza la tecnologa hyper thereading.
Caractersticas:
- Procesador de dos ncleos
- Memoria cache de 3mb
- Velocidad ddr3 de 800mhsz hasta 1066mhz. ddr3 es la
habilidad de hacer trasferencia de datos ocho veces ms
rpido.
- Procesador con velocidad de 2.13ghz y 2.2ghz.
INTEL CORE I5 Es para uso cotidiano, es posible trabajar en dos tareas a la vez, y tienen la
capacidad de aumentar su velocidad.
Caractersticas:
- posee 4 vas con impulso de velocidad.
- 8mb de memoria cache
- velocidad ddr3 de 1333 mshz
- procesador con velocidad de 2.53 ghz
INTEL CORE I7 Es apropiada para editar videos y fotografas, divertirse con juegos y por supuesto
trabajar en varios al tiempo.
Caractersticas:
- Posee un ncleo
- Memoria cache de 4mb, 6mb y 8mb
- Velocidad ddr3 de 800mhz, 1066 mghz y 1333 mgz
- Procesador con velocidad de 3.06 ghz, 2.93 ghz y 2.66
ghz por ncleo.
I7, CORE
- DIMM Mdulo Configuraciones
18
- DDR3 de memoria del sistema de sincronizacin Apoyo
- Memoria flexible para la tecnologa de operacin
- Dual - Canal asimtrico (entrelazado) y Dual - Modos de Canal
asimtrico
19
INTEL ATOM Se puede realizar las operaciones bsicas, como escribir textos y navegar por
internet desde cualquier sitio.
Caractersticas:
- Posee un ncleo
- Memoria cache de 512kb
- Un bus de datos frontal de 667 mhz
- Velocidad del procesador de 1.66 mhz
AMD Phenom II: X3 Y X4, es ideal para entretenimientos en alta definicin como,
juegos, editar video y fotografa.
Caractersticas:
- Est formando de tres a 4 ncleos
- Memoria cache de 4mb y 6 mb
- Un bus de datos frontal de 1066 mhz
- 32 y 64 bits de proceso.
AMD Athlon II x2 convierte de una manera rpida la msica y los videos a otros
formatos.
20
Caractersticas:
- Posee 2 ncleos
- Memoria cache de 2mb
- 32 y 64 bits de proceso.
AMD SEMPROM Es capaz de realizar varias tareas a la vez, ideal para la reproduccin de video y
msica.
Caractersticas:
- Memoria ddr2 de 2gb, expandible hasta 4gb, esta
memoria es la que permite llevar a cabo varias
tareas al
mismo tiempo.
- Tiene una memoria cache l2 de 512 kb
- Un bus de datos frontal de 1600 mhz
- Velocidad del procesador de hasta 2.3 ghz
COMPARACIN
Un procesador Intel y un AMD
Ofrecen una gran variedad de procesadores
Incorporan excelentes tecnologas
Compatibles compaas creadoras de tarjetas madres
Intel es mucho ms comercial que AMD
AMD es mejor que Intel en compatibilidad.
AMD es ms econmico.
AMD consume menos energa.
Intel es lder en tecnologas y caractersticas
Intel posee ms experiencia en el desarrollo de laps top.
AMD supera a Intel en grficos, y video.
21
EL FUTURO DE LOS MICROPROCESADORES Las actuales dos grandes arquitecturas de procesadores se basan en combinar
GPU y CPU bajo el mismo chip. Tanto AMD Fusin como la familia Intel Core
integran dos chips: el procesador central y el procesador grfico. En la actualidad
se estn consiguiendo unos rendimientos ms que aceptables, pero esto no quita
para que se siga avanzando y desarrollando un campo cuyo lmite es desconocido.
Investigadores de la North Carolina State University estn trabajando en una
evolucin basada en las actuales arquitecturas de procesadores. Por ahora es un
trabajo cientfico denominado CPU-Assisted GPGPU on Fused CPU-GPU
Architectures, que ser presentado prximamente en un congreso especializado.
Lo ms representativo de este estudio es que sus autores afirman poder
incrementar un 21.4% el rendimiento de los actuales procesadores domsticos.
Dnde est la clave?
Las arquitecturas actuales se componen de dos grandes partes, la CPU y GPU. Los
dos son los cerebros capaces de procesar informacin, pero trabajan de forma
diferente: mientras la GPU est orientada a tratar con informacin en punto flotante,
la CPU realiza muchas ms tareas, denominadas de propsito genera). Sin
embargo, es esta ltima la que suele realizar prcticamente todo el trabajo normal.
La clave, decamos, est en que la CPU sea la gestora de la informacin, y la GPU
la que realmente trabaja y opera con los datos.
Desde hace aos el crecimiento del hardware en trminos de potencia est siendo
extraordinario. Lo comn es duplicar el rendimiento ofrecido cada pocos aos,
mejorando adems otros importantes factores como el consumo o la disipacin de
calor. La clave en esta evolucin ha sido hacer procesadores que realizan el trabajo
mucho ms rpido.
Los procesadores, sean del tipo que sean, son dispositivos muy complejos en los
que intervienen decenas de unidades de operacin, cachs de memoria, circuitos
de transmisin de datos y mucho ms. A partir de ahora existe un camino muy
interesante a tener en cuenta: la optimizacin del hardware y los recursos de los
que disponemos. Uno de los mejores ejemplos de esto es Tegra 3: tenemos cinco
ncleos que pueden realizar operaciones. Dada la ingente cantidad de informacin
que hay que ejecutar (hablamos de millones de operaciones por segundo), es
necesario designar un coordinador cuya nica tarea ser asignar el trabajo a realizar
al resto de ncleos. Un smil de esta situacin en el mundo real es un equipo de
22
trabajo: cada trabajador puede realizar sus tareas de forma individual, pero si
ponemos un encargado con experiencia al mando del conjunto el resultado ser
mucho ms satisfactorio.
Desde hace aos se comenta la importancia del paralelismo en el mundo del
hardware. Si bien es cierto que existen ciertas operaciones que no pueden
realizarse simultneamente con varios ncleos de proceso, tanto los sistemas
operativos como la mayora del software exigente debern ir adaptndose a este
nuevo contexto. Esta situacin no implica que los componentes fsicos no deban
evolucionar. Es evidente que el hardware tambin tendrn que cambiar y adaptarse,
tomando medidas como la de Tegra 3 o la propuesta de los investigadores de la
Universidad de Carolina del Norte. Es un interesante primer paso a adoptar
aprovechando el reducido precio de los procesadores de varios ncleos
Un punto importante a tener en cuenta de cara al futuro es que estas medidas de
coordinacin de mltiples ncleos sern ms visibles cuantos ms ncleos tenga el
procesador. Afortunadamente, refirindonos a las CPU, estamos ante un campo
que no para de crecer: ya hay modelos de hasta 8 ncleos y los fabricantes estn
preparando la evolucin hacia los 12, y luego a los 16, quiz despus 24 etc.
FASE 3. MICROCONTROLADORES.
DEFINICIN Un microcontrolador es un circuito integrado que nos
ofrece las posibilidades de un pequeo computador.
En su interior encontramos un procesador, memoria,
y varios perifricos. El secreto de los
microcontroladores lo encontramos en su tamao, su
precio y su diversidad. Su valor medio de seis euros,
y su tamao se reduce a unos pocos centmetros
cuadrados.
El prrafo anterior es la forma correcta de definirlos, o al menos la forma ms
generalizada, dado que a travs de Internet, es la manera principal que
encontramos, con distintos matices, de explicar que es un microcontrolador. Pero
en este texto, presumiblemente orientado a entendidos en el tema como mnimo,
usaremos una definicin alternativa por dos motivos, uno por que los que sepan
algo de microcontroladores no van a leer esta seccin y dos por que los que no
saben, con la definicin anterior, no entendern la idea que rodea a un
microcontrolador.
23
Un microcontrolador es una mquina tonta, un objeto sin razonamiento ninguno, un
cubo negro con patitas metlicas que se suelda a una placa con ms o menos
componentes electrnicos. Su misin al igual que cualquier ordenador personal es
la misma que una calculadora. Frente a datos de entrada, sigue un programa, un
algoritmo dado por un programador y cambia su estado interior. Como objetos o
dispositivos de entrada o salida podemos encontrar diversos perifricos, desde
simples lneas de entrada digital que pueden estar a cero o a uno, hasta complejos
puertos usados en ordenadores que permiten comunicar con otros dispositivos
externos como microcontroladores o PC.
Familias de Microcontroladores
EMPRESA 8 BITS 16 BITS 32 BITS
Atmel AVR (mega y tiny),89Sxxxx
familia similar 8051
SAM7 (ARM7TDMI), SAM3
(ARM Cortex-M3), SAM9
(ARM926)
Freescale
(antes Motorola)
68HC05, 68HC08, 68HC11,
HCS08
68HC12,
68HCS12,
68HCSX12,
68HC16
683xx, PowerPC
Architecture,ColdFire
Holtek HT8
Intel
MCS-48 (familia 8048)
MCS51 (familia 8051)
8xC251
MCS96,
MXS296 x
National
Semiconductor COP8 x x
Microchip
Familia 10f2xx Familia 12Cxx
Familia 12Fxx, 16Cxx y
16Fxx 18Cxx y 18Fxx
PIC24F,
PIC24H y
dsPIC30FXX
,dsPIC33F
con motor
dsp
integrado
PIC32
NXP
(antes Philips) 80C51 XA
Cortex-M3, Cortex-M0,
ARM7, ARM9
24
Parallax
Renesas
(antes Hitachi y
Mitsubishi)
78K,H8
H8S,78K0R,
R8C,R32C/
M32C/M16C
RX,V850,SuperH,SH-
Mobile,H8SX
STMicroelectronics ST 62,ST 7
Texas Instruments TMS370, MSP430 C2000, Cortex-M3 (ARM) ,
TMS570 (ARM)
Zilog Z8, Z86E02
Silabs C8051
25
DIFERENCIAS ENTRE MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES.
- La configuracin mnima bsica de un Microprocesador est constituida por
un Micro de 40 Pines, Una memoria RAM de 28 Pines, una memoria ROM
de 28 Pines y un decodificador de direcciones de 18 Pines; Microcontrolador
incluye todo estos elementos del Microprocesador en un solo Circuito
Integrado por lo que implica una gran ventaja en varios factores: En el circuito
impreso por su amplia simplificacin de circuitera.
- Un microprocesador, requiere de memoria RAM y como ustedes saben en la
tarjeta principal tenemos un circuito integrado llamado chipset que entre
otras cosas se encarga de proporcionar las funciones de entrada y salida,
tales como el control de los puertos serial, paralelo, USB, IEEE, Ethernet y
de las ranuras ISA, PCI, AGP y ms.
En cambio en un microcontrolador tenemos tanto las capacidades de
procesamiento, almacenamiento de datos e instrucciones (memoria) y de
comunicacin con el entorno (E/S) dentro de un slo chip, No requiere de
otros componentes para funcionar y puede considerarse como una
microcomputadora en un slo chip.
- Otra diferencia es la arquitectura los bloques funcionales internos y la forma
en que se conectan, normalmente la de los microprocesadores es la
tradicional de Von Neumann, mientras que la de los microcontroladores es la
Harvard. No debemos olvidar que la arquitectura Harvard se distingue por
tener una memoria para los datos y otra para las instrucciones, cada una con
propio bus y capacidad.
- El costo para un sistema basado en Microcontrolador es mucho menor,
mientras que para el Microprocesador, es muy alto en la actualidad.
- El tiempo de desarrollo de su proyecto electrnico es menor para los
Microcontroladores.
26
- La principal diferencia entre ambos radica en la ubicacin del registro de
trabajo, que para los PICs se denomina W (Working Register), y para los
tradicionales es el Acumulador (A).
- Un microcontrolador es, como ya se ha comentado previamente, un sistema
completo, con unas prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que
puede llevar a cabo las tareas para las que ha sido programado de forma
autnoma. Un microprocesador, en cambio, es simplemente un componente
que conforma el microcontrolador, que lleva a cabo ciertas tareas que
analizaremos ms adelante y que, en conjunto con otros componentes,
forman un microcontrolador.
- El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central
de Proceso (UCP), tambin llamada procesador, de un computador. La UCP
est formada por la Unidad de Control, que interpreta las instrucciones, y el
camino de datos, que las ejecuta.
- Los pines de un microprocesador sacan al exterior las lneas de sus buses
de direcciones, datos y control, para permitir conectarle con la Memoria y los
Mdulos de E/S y configurar un computador implementado por varios
circuitos integrados. Se dice que un microprocesador es un sistema abierto
porque su configuracin es variable de acuerdo con la aplicacin a la que se
destine.
- En los microcontroladores PIC, la salida de la ALU va al registro W y tambin
a la memoria de datos, por lo tanto el resultado puede guardarse en
cualquiera de los dos destinos.
- La gran ventaja de esta arquitectura Microcontroladores, es que permite un
gran ahorro de instrucciones ya que el resultado de cualquier instruccin que
opere con la memoria, ya sea de simple o doble.
APLICACIONES La limitacin en la aplicacin de los microcontroladores a un desarrollo de ingeniera
tiene su lmite en la imaginacin del desarrollador. Con
los diversos modelos disponibles podemos afrontar
multitud de diseos distintos desde los ms simples
hasta los ms complejos.
Por nombrar varios ejemplos de aplicaciones, tenemos
mandos a distancia, termmetros digitales, controles de
acceso por puertas de seguridad, los sistemas ABS o EPS de los coches, control y
27
sensrica de maquinaria, domtica del hogar, microrobtica, monederos
electrnicos. De seguir pensando duplicaramos la lista con poco esfuerzo, pero con
esto tenemos una idea del uso actual de los microcontroladores.
Realmente la dificultad no est en usar un microcontrolador para afrontar un
proyecto hardware, sino en elegir el fabricante y el modelo adecuado para la
aplicacin. Con esto lo que tenemos que tener presente es que los
microcontroladores nos solucionarn la vida en todos los temas, pero el objetivo es
usar el mnimo nmero de ellos y con el menor coste por unidad. La frase anterior
tiene trampa, todo diseo se puede afrontar con microcontroladores, pero segn
qu especificacin o escenario, no siempre ser la mejor idea usar uno solo, sino
varios distribuidos. Habr aplicaciones para las que no ser posible usar un nico
microcontrolador, pero si varios de ellos, bien por restricciones de funcionamiento o
econmicas. Un anlisis de costes nos dar la respuesta.
FAMILIAS Y SUS RESPECTIVAS CARACTERSTICAS
Empresa 8 bits 16 bits 32 bits
Atmel
AVR (mega y
tiny), 89Sxxxx
familia similar 8051
SAM7
(ARM7TDMI), SA
M3 (ARM Cortex-
M3),SAM9
(ARM926), AVR32
Freescale
(antes Motorola)
68HC05, 68HC08, 6
8HC11, HCS08
68HC12, 68HCS12,
68HCSX12, 68HC16
683xx, PowerPC,
ColdFire
Holtek HT8
Intel
MCS-48 (familia
8048)
MCS51 (familia
8051)
8xC251
MCS96, MXS296 x
28
National
Semiconductor COP8 x x
Microchip
Familia 10f2xx
Familia 12Cxx
Familia 12Fxx,
16Cxx y 16Fxx
18Cxx y 18Fxx
PIC24F, PIC24H y
dsPIC30FXX,dsPIC3
3F con motor dsp
integrado
PIC32
NXP
Semiconductors
(antes Philips)
80C51 XA
Cortex-M3,
Cortex-M0, ARM7,
ARM9
Renesas
(antes Hitachi,
Mitsubishi y
NEC)
78K, H8 H8S, 78K0R, R8C, R
32C/M32C/M16C
RX, V850, SuperH
, SH-Mobile, H8SX
STMicroelectron
ics ST 62, ST 7 STM32 (ARM7)
Texas
Instruments TMS370 MSP430
C2000, Cortex-M3
(ARM), TMS570
(ARM)
Zilog Z8, Z86E02
DESCRIBA QUE ES UN PIC Y SUS CARACTERSTICAS
DEFINICIN Los PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC
fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del
PIC1650, originalmente desarrollado por la divisin de
microelectrnica de General Instrument.
El nombre actual no es un acrnimo. En realidad, el
nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se
utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador
de interfaz perifrico).
29
El PIC original se dise para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP16000.
Siendo en general una buena CPU, sta tena malas prestaciones de entrada y
salida, y el PIC de 8 bits se desarroll en 1975 para mejorar el rendimiento del
sistema quitando peso de E/S a la CPU. El PIC utilizaba microcdigo simple
almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el trmino no se usaba
por aquel entonces, se trata de un diseo RISC que ejecuta una instruccin cada 4
ciclos del oscilador.
CARACTERSTICAS DE LOS PIC
- Oscilador: ms simple y con menos elementos adicionales necesarios.
- Resets y Watchdog: seguridad en el arranque, reinicio y autovigilancia
- Sleep: modo de bajo consumo para aplicaciones con bateras.
- Interrupciones: lgica de mscaras y eventos y posicin comn del PTI
- Proteccin de cdigo: para evitar la copia de programas grabados.
- ICSP e ICSP LVP: (In-Circuit Serial Programming) programacin en serie ya
en la tarjeta de la aplicacin y a baja tensin (Low Voltage Program).
- Modo depuracin ICD: (In-Circuit Debugger) modo especial que permite
depurar el cdigo pero ya con el MCU conectado con el resto del circuito, se
comunicara con un dispositivo de depuracin o Debugger.
- La arquitectura del procesador sigue el modelo Harvard.
- Se aplica la tcnica de segmentacin ("pipe-line") en la ejecucin de las
instrucciones.
- El formato de todas las instrucciones tiene la misma longitud.
- Procesador RISC (Computador de Juego de Instrucciones Reducido).
- Todas las instrucciones son ortogonales.
- Arquitectura basada en un banco de registros.
- Prcticamente todos los PIC se caracterizan por poseer unos mismos
recursos mnimos.
- Modelos de arquitectura cerrada y de arquitectura abierta.
- Diversidad de modelos de microcontroladores.
- Amplio margen de alimentacin y corrientes de salida elevadas.
- Herramientas de soporte potentes y econmicas.
30
CONCLUSIONES
Los Microcontroladores de 8 bits continan siendo el producto ms consumido entre los integrados debido a la facilidad de programacin en aplicaciones de usuario final, reproductores/grabadores de DVD, dispositivos de control remoto, cmaras digitales, sistemas de sonido, teclados y otros.
Segn la temtica expuesta, hoy en da encontramos en el mercado diversidad de procesadores que da a da estn en continuo desarrollo para dar solucin a la vida cotidiana, es difcil elegir un fabricante puesto que existen muchos puntos de comparacin al momento de elegir uno de ellos.
Segn una prueba de productividad, la cual consista en el uso intensivo de las aplicaciones Microsoft Word y Excel, adems del uso del navegador Internet Explorer por distintas pginas webs. El 80% de la gente prefera el equipo con AMD, un 3.3% se decant por Intel y el 16.7% no apreciaba diferencia entre uno y otro.
Una prueba fue reproducir un vdeo con calidad HD, para ello se hizo uso del programa VLC Media Player 2.0, el cual soporta la tecnologa AMD Steady Video y que mediante el uso de OpenCL mejora la calidad del vdeo. El resultado fue que un 83.3% de la gente daba su voto para AMD, mientras que un 10% lo haca para Intel y su Sandy Brige y un 6.7% no apreciaba la diferencia.
Los microcontroladores son diseados para reducir el costo econmico y el consumo de energa de un sistema en particular. Por eso el tamao de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los perifricos incluidos dependern de la aplicacin y pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrnico como automviles, lavadoras, hornos microondas, telfonos, etc.
Los microcontroladores difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es ms fcil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mnimo de circuitos integrados externos de apoyo
31
Los microcontroladores disponen generalmente tambin de una gran variedad de dispositivos de entrada y salida, como convertidor analgico digital, temporizadores, buses de interfaz serie especializados.
Podemos concluir finalmente que un SE consiste en un sistema basado en microprocesador cuyo hardware y software estn especficamente diseados y optimizados para resolver un problema concreto de forma eficiente. Normalmente un SE interacta continuamente con el entorno para vigilar o controlar algn proceso mediante una serie de sensores.
32
BIBLIOGRAFA
VALDERRAMA O. I. (2009). Modulo Curso Sistemas Embebidos. Sogamoso:
Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD VALDERRAMA O. I.
(2013).
Apuntes de: Sistemas embebidos (2009) Tema 1, Benito beda Miarro.
Introduccin y generalidades acerca del diseo de sistemas embebidos,
empotrados o incrustados.
FAMILIAS DE MICROCONTROLADORES. Tomado de
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/309696/ECBTI_MPyMC_V_02/lecci
n_20_familias_de_microcontroladores.html Recuperado el 6 de marzo de
2015.
DISPOSITIVOS LGICOS MICROPROGRAMABLES, Microcontroladores
PIC. Tomado de:
http://perso.wanadoo.es/pictob/micropic.htm#microcontroladores_pic
recuperado el 8 de marzo de 2015.
TIPOS DE MICROPROCESADORES ACTUALES. Tomado de
http://jhonyfhj.blogspot.com/2013/04/tipos-de-microprocesadores-
actuales.html recuperado el 9 de marzo de 2015.
QUE ES UN SISTEMA EMBEBIDO. Tomado de http://www.idose.es/faq/49-
sistemas-embebidos/54-que-es-un-sistema-embebido recuperado el 9 de
marzo de 2015.
QUE ES UN MICROCONTROLADOR. Tomado de
https://pjmicrocontroladores.wordpress.com/2006/11/06/%C2%BFque-es-
un-microcontrolador/ recuperado el 9 de marzo de 2015.
INTEL-ATOM. Tomado de http://www.xataka.com/otros/intel-atom recuperado el 9 de marzo de 2015.