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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.

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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

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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.

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- 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.

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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.

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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

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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

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- 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

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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.

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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

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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.

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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.

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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.