Clasificación de sistemas operativos integrados
Divididos en hardware y software. Unidad de microprocesador integrado (MPU)
Los microprocesadores integrados evolucionaron a partir de las unidades centrales de procesamiento de las computadoras de uso general. Cuenta con un procesador de 32 bits o superior y, por supuesto, un precio correspondientemente más alto. Sin embargo, a diferencia de los procesadores de computadora, en las aplicaciones integradas reales, solo se conserva el hardware funcional estrechamente relacionado con la aplicación integrada y se eliminan otros componentes funcionales redundantes, para lograr los requisitos especiales de la aplicación integrada con el menor consumo de energía y recursos. . En comparación con las computadoras de control industrial, los microprocesadores integrados tienen las ventajas de tamaño pequeño, peso liviano, bajo costo y alta confiabilidad. Los procesadores integrados incluyen principalmente las series Am186/88, 386EX, SC-400, Power PC, 68000, MIPS, ARM/StrongARM, etc.
Entre ellos, Arm/StrongArm es un microprocesador integrado especialmente desarrollado para dispositivos portátiles y pertenece al rango de precio medio.
Unidad de microcontrolador integrado (MCU)
El representante típico de los microcontroladores integrados es el microordenador de un solo chip desde finales de los años 1970 hasta la actualidad, aunque así ha sido. Tiene más de 30 años de historia, pero este dispositivo electrónico de 8 bits todavía tiene una gama extremadamente amplia de aplicaciones en dispositivos integrados. El chip microcontrolador integra ROM/EPROM, RAM, bus, lógica de bus, temporizador/contador, vigilancia, E/S, puerto serie, salida de modulación de ancho de pulso, A/D, D/A, Flash RAM, EEPROM y otras varias funciones necesarias. y periféricos. En comparación con los microprocesadores integrados, la característica más importante de los microcontroladores son las microcomputadoras de un solo chip, que tienen un tamaño muy reducido, tienen menor consumo de energía y costo, y tienen una mayor confiabilidad. Los microcontroladores generalmente tienen ricos recursos periféricos en el chip y son adecuados para el control, por eso se les llama microcontroladores.
Debido a que los microcontroladores son baratos y tienen excelentes funciones, tienen la mayor variedad y cantidad. Los más representativos incluyen 8051, MCS-251, MCS-96/196/296, P51XA, C166/167, 68K. series, así como microcontroladores 8XC930/931, C540, C541, así como muchas MCU dedicadas y series compatibles que admiten I2C, CAN-Bus, LCD, etc. Las MCU representan aproximadamente el 70% de la cuota de mercado de sistemas integrados. El microcontrolador lanzado por Atmel ha integrado FPGA y otros dispositivos, por lo tanto, tiene un rendimiento de alto costo y seguramente promoverá el desarrollo de microcontroladores a un nivel superior.
Procesador DSP integrado (Procesador de señal digital integrado, EDSP)
El procesador DSP es un procesador especializado en el procesamiento de señales que ha sido especialmente diseñado en términos de estructura del sistema y algoritmo de instrucción. con alta eficiencia de compilación y velocidad de ejecución de instrucciones. DSP se ha utilizado ampliamente en diversos instrumentos, como filtrado digital, FFT y análisis de espectro.
El algoritmo teórico de DSP apareció en la década de 1970, pero como aún no ha aparecido un procesador DSP dedicado, este algoritmo teórico solo se puede realizar a través de componentes discretos como MPU. La baja velocidad de procesamiento de MPU no puede cumplir con los requisitos del algoritmo de DSP y sus campos de aplicación se limitan a algunos campos de alta tecnología de vanguardia. Con el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados a gran escala, nació el primer chip DSP del mundo en 1982. Su velocidad de funcionamiento es decenas de veces mayor que la de MPU y se utiliza ampliamente en síntesis de voz y códecs. A mediados de la década de 1980, con el avance y desarrollo de la tecnología CMOS, surgió el chip DSP de segunda generación basado en la tecnología CMOS. Su capacidad de almacenamiento y velocidad de computación se duplicaron, y se convirtió en la tecnología líder en procesamiento de hardware de procesamiento de voz y de imágenes. . Base. A finales de la década de 1980, la velocidad informática del DSP mejoró aún más y sus campos de aplicación se ampliaron desde el rango anterior a las comunicaciones y las computadoras. Después de la década de 1990, DSP se ha convertido en la quinta generación de productos, con mayor integración y uso más amplio.
La más utilizada es la serie TMS320C2000/C5000 de TI. Además, el MCS-296 de Intel y el TriCore de Siemens también tienen sus propias aplicaciones.
Sistema integrado en chip (SoC)
SoC persigue la máxima integración de dispositivos integrados en sistemas de productos y es uno de los temas candentes en el campo de las aplicaciones integradas. La característica más importante de SOC es que logra con éxito una combinación perfecta de software y hardware e integra directamente el módulo de código del sistema operativo en el chip en el procesador. Además, SOC también es extremadamente completo y utiliza lenguajes de descripción de hardware como VHDL para implementar sistemas complejos dentro de chips de silicio. Los usuarios no necesitan dibujar placas de circuito grandes y complejas y conectarlas y soldarlas poco a poco como en el diseño de sistemas tradicionales. Solo necesitan usar un lenguaje preciso y un diseño de sincronización integral para llamar directamente a varios estándares generales de procesador en la biblioteca del dispositivo y luego usarlos directamente. simulación para Entregar al fabricante de chips para su producción. Dado que la mayoría de los componentes del sistema están dentro del sistema, todo el sistema es particularmente simple, lo que no solo reduce el tamaño y el consumo de energía del sistema, sino que también mejora la confiabilidad del sistema y mejora la eficiencia del diseño y la producción.
Dado que el SOC suele ser relativamente profesional, la mayoría de los usuarios no saben que un producto SOC típico es el Smart XA de Philips. Algunas series de uso general como TriCore de Siemens, M-Core de Motorola, ciertos dispositivos de la serie ARM, chips Neuron desarrollados conjuntamente por Echelon y Motorola, etc.
Se espera que en un futuro próximo, algunas grandes empresas de chips derroten a sus competidores de una sola vez lanzando chips SOC maduros que puedan ocupar la mayor parte del mercado. Los chips SOC también desempeñarán un papel importante en campos de aplicación como el sonido, la imagen, el cine y la televisión, la red y la lógica de sistemas. Desde el punto de vista del software, se puede dividir principalmente según el tipo de sistema operativo. El software de sistemas integrados se divide principalmente en dos categorías: sistemas en tiempo real y sistemas de tiempo compartido. Entre ellos, los sistemas en tiempo real se dividen en dos categorías: sistemas duros en tiempo real y sistemas blandos en tiempo real.
Los sistemas integrados en tiempo real están diseñados para realizar funciones específicas y realizarlas en estricto orden cronológico. Su característica más importante es la certeza de la ejecución del programa. En un sistema de tiempo real, si el sistema no puede completar una determinada tarea determinista dentro del tiempo especificado, lo que resulta en una falla total del sistema, el sistema se denomina sistema de tiempo real estricto. En los sistemas blandos en tiempo real, aunque el tiempo de respuesta es igualmente importante, los tiempos de espera no provocan errores fatales. Los sistemas duros en tiempo real generalmente requieren la adición de chips de control dedicados a la gestión del tiempo y las prioridades en el hardware, mientras que los sistemas blandos en tiempo real gestionan principalmente las limitaciones de tiempo en el software. Por ejemplo, Windows CE es un sistema multitarea de tiempo compartido, mientras que Ucos-II es un sistema operativo típico en tiempo real.