Capítulo 2: Hardware para Tiempo Real

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Questions and Answers

¿Cuál es el principal problema de la memoria en sistemas de tiempo real?

El costo elevado del hardware

El tamaño y tiempo de acceso (correct)

La falta de dispositivos de entrada/salida

La capacidad de procesamiento del CPU

¿Qué caracteriza a los dispositivos de entrada/salida en sistemas de tiempo real?

Solo utilizan interfaces simples

Existen diversas tasas de transferencia y tipos de dispositivos (correct)

Tienen tasas de transferencia homogéneas

Operan únicamente en transferencia paralela

¿Qué forma de sincronización es más simple para los dispositivos y el procesador?

Hacer que el procesador controle directamente los dispositivos (correct)

Implementar sistemas de memoria virtual

Utilizar una memoria expandida

Utilizar un controlador externo

¿Qué ocurre cuando dos o más dispositivos tratan de usar el bus simultáneamente?

Se genera una contención de bus Signup and view all the answers

¿Cuál es un ejemplo de un dispositivo de salida que puede aceptar datos en cualquier momento?

Luces Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito del modo de ráfaga en el control de bus?

Inhibir al procesador para evitar colisiones durante la transferencia Signup and view all the answers

¿En qué se basa el problema de sincronización en dispositivos de entrada/salida?

En la interacción asíncrona de la mayoría de los dispositivos con el procesador Signup and view all the answers

En el contexto de las transferencias de datos, ¿qué función tiene una instrucción de tipo IN?

Transfiere datos desde un dispositivo a un registro de procesador Signup and view all the answers

La capacidad de direccionamiento del procesador es actualmente un problema significativo debido a:

La abundancia de dispositivos de entrada/salida Signup and view all the answers

¿Qué indica la memoria extendida en un sistema?

Es un tipo de memoria con escasez de memoria convencional Signup and view all the answers

¿Qué técnica se utiliza para garantizar que solo un dispositivo use el bus a la vez?

Modo de ráfaga Signup and view all the answers

La interacción de los dispositivos con el ambiente requiere interfaces porque:

Necesitan realizar conversiones de tasas de pulsos Signup and view all the answers

Cuando el controlador DMA roba ciclos, ¿qué ocurre exactamente?

El canal toma un ciclo del procesador para su propia transferencia Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la arquitectura CISC?

Utiliza un conjunto extenso de instrucciones para realizar funciones complejas. Signup and view all the answers

¿Qué determina el desempeño general de una computadora en sistemas de tiempo real?

Los diferentes componentes como la capacidad del procesador y del almacenamiento. Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica principal de la arquitectura RISC?

Permite la ejecución de una instrucción por ciclo de reloj optimizando el tiempo. Signup and view all the answers

¿Qué aspecto NO es relevante para la capacidad de un sistema de tiempo real?

Rendimiento gráfico del sistema. Signup and view all the answers

¿Cuál es el resultado de utilizar una arquitectura CISC en el diseño de microprocesadores?

Programación compleja a pesar de los beneficios en velocidad de procesamiento. Signup and view all the answers

En el contexto de tiempo real, ¿qué función tiene el juego de instrucciones de un microprocesador?

Facilitar cualquier operación ejecutada en términos de un lenguaje específico. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre el ancho de banda en sistemas de tiempo real?

No tiene relación con la eficiencia de procesamiento del sistema. Signup and view all the answers

¿Qué aspecto debe considerarse para una programación eficiente en procesadores de arquitectura CISC?

Minimizar los accesos a memoria para mejorar la velocidad. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente la función de un tacómetro digital?

Provee información sobre la velocidad al contar pulsos de luz. Signup and view all the answers

¿Qué característica principal define a un microcontrolador?

Integra un procesador, memoria y control de entrada/salida. Signup and view all the answers

¿Qué información puede transmitir una bomba utilizando una señal digital?

La temperatura interna del sistema. Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes no se considera un elemento básico de un microcontrolador?

Sistemas de refrigeración Signup and view all the answers

¿Qué función cumple una válvula en un sistema digital?

Informa su estado de funcionamiento actual. Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de una instrucción de tipo OUT?

Enviar datos entre el procesador y un dispositivo Signup and view all the answers

¿Qué característica de los dispositivos de almacenamiento auxiliar es relevante al programar?

Demoran tiempo, lo que se debe considerar en la programación Signup and view all the answers

¿Cuál es la diferencia principal entre los sensores y los actuadores?

Los sensores interactúan directamente con el ambiente y los actuadores provocan cambios Signup and view all the answers

En un sistema de tiempo real, ¿cuál es una consideración importante sobre las transferencias de datos?

No es deseable que el procesador realice la transferencia debido a la lentitud Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por traductores digitales en este contexto?

Elementos que cuentan eventos o proporcionan salidas digitales Signup and view all the answers

¿Qué es un acondicionador de señal en el contexto de dispositivos de entrada/salida?

Un dispositivo que altera y mejora la señal para su uso en sensores y actuadores Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal desafío al programar transacciones con dispositivos de entrada/salida?

La lentitud inherente en las transferencias de datos hacia el procesador Signup and view all the answers

En la interacción entre una computadora y su ambiente, ¿qué papel juegan los dispositivos de entrada/salida?

Miden variables físicas y provocan respuestas en el ambiente Signup and view all the answers

Study Notes

Hardware para Tiempo Real

Las computadoras diseñadas para sistemas de tiempo real (STR) deben comunicarse efectivamente con el entorno y el personal.
Factores que determinan el desempeño de una computadora: capacidad del procesador, capacidad de almacenamiento, ancho de banda, y estructura del sistema de interrupciones.

Procesador

El poder de procesamiento se ve influenciado por el conjunto de instrucciones del procesador.
Arquitectura CISC: Instrucciones complejas que reducen accesos a la memoria, pero complican la programación.
Arquitectura RISC: Instrucciones simples que permiten alta velocidad, aunque pueden necesitar más operaciones para tareas complejas.

Memoria

Problemas clave: tamaño de memoria y tiempo de acceso.
La capacidad de direccionamiento del procesador es crucial para el rendimiento en sistemas de tiempo real.
Diferentes tipos de memoria: convencional, expandida, virtual, extendida, y superior.

Dispositivos de Entrada/Salida

Gran diversidad de dispositivos y tasas de transferencia.
Importancia de las interfaces para la conversión de señales (AD-DA).
Los dispositivos pueden operar de manera asincrónica respecto al procesador, generando problemas de sincronización.

Tipos de Transferencia

Transferencias de entrada/salida: se pueden realizar de manera sincrónica o asincrónica.
Colisión de bus puede ocurrir cuando múltiples dispositivos intentan usarlo simultáneamente.
Técnicas para asegurar uso exclusivo del bus: modo de ráfaga, modo distribuido y robo de ciclos.

Instrucciones de Transferencia

Instrucción tipo IN: transfiere datos desde un dispositivo a un registro de procesador.
Instrucción tipo OUT: envía datos desde un registro a un dispositivo.
Ambas requieren la ejecución del procesador, añadiendo latencia al sistema.

Almacenamiento Auxiliar

Dispositivos de almacenamiento deben operar asincrónicamente para no ralentizar el procesador.
Estrategias de transferencia son críticas en sistemas de tiempo real para mejorar el rendimiento.

Dispositivos de Interacción con el Ambiente

Sensores: miden variables físicas y se comunican con la computadora.
Actuadores: provocan cambios en el ambiente en respuesta a señales recibir.
Sensores y actuadores pueden integrarse mediante acondicionadores de señal.

Traductores Digitales

Utilizados para contar eventos o generar salida digital.
Ejemplos incluyen tacómetros digitales que miden velocidad y dispositivos que informan estados operativos.

Microcontroladores

Circuitos integrados que actúan como pequeñas computadoras en aplicaciones embebidas.
Incluyen procesador, memoria y controladores de entrada/salida.
Se utilizan para automatizar procesos y procesar información en sistemas de control.

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Description

Este cuestionario explora el hardware necesario para sistemas de tiempo real según lo descrito por Ing. J. Marcelo Arancibia Rodríguez. Se analizan las características que debe tener una computadora para comunicarse eficazmente con su entorno y personal, enfatizando las adaptaciones requeridas para el trabajo digital. Prueba tus conocimientos sobre estos conceptos fundamentales.