Che cos’è un sistema operativo (sistema operativo) incorporato?

I sistemi operativi controllano l’hardware di un computer. Gestiscono le risorse, espongono l’hardware agli utenti per lo sviluppo di applicazioni ed eseguono codice.

Ma non tutti i sistemi operativi sono creati uguali.

Dove i sistemi operativi desktop come Windows sono ovunque, altri sistemi operativi sono nascosti alla nostra vista. La maggior parte delle persone non sa nemmeno che esistono.

Stiamo parlando di sistemi operativi embedded.

Vediamo cos’è un sistema operativo embedded e in che modo è diverso da un sistema operativo non embedded?

Cos’è un sistema operativo embedded?

Un sistema operativo embedded è un software che ha lo scopo di controllare un sistema embedded.

Un sistema embedded è una combinazione di hardware e software utilizzati per eseguire un compito altamente specializzato. Ad esempio, considera l’esempio di una moderna smart TV. Il microprocessore e l’hardware associato all’interno del televisore sono controllati da un sistema operativo incorporato.

Pertanto, un sistema operativo incorporato controlla le risorse hardware di un sistema embedded e consente l’esecuzione del codice sull’hardware. Il codice eseguito da un sistema operativo incorporato esegue attività fisse come il controllo dei dispositivi Internet of Things (IoT).

Come funziona un sistema operativo embedded?

Un sistema operativo incorporato funziona come un normale sistema operativo con alcune differenze chiave. Poiché un sistema operativo incorporato viene utilizzato per gestire un sistema con molte meno risorse rispetto a un sistema operativo desktop a tutti gli effetti, è altamente efficiente ed esegue solo un set fisso di funzioni.

Prendiamo l’esempio di un sistema operativo incorporato che funziona all’interno di una telecamera del campanello come Ring. Il sistema operativo incorporato che controlla l’hardware della fotocamera esegue quel codice che consente alla fotocamera di fare il suo lavoro.

Dalla connessione alla rete Wi-Fi al rilevamento del movimento e alla registrazione di video, il sistema operativo incorporato è responsabile della gestione delle risorse hardware per rendere tutto possibile.

Al livello più alto, ogni volta che un dispositivo con un sistema embedded viene acceso, il sistema operativo incorporato che alimenta il dispositivo si avvia. Durante questa fase di avvio, tutto il codice che il sistema embedded richiede per funzionare, incluso il sistema operativo, viene anche caricato e reso pronto per l’esecuzione.

Pertanto, a differenza di un sistema operativo desktop, un sistema operativo incorporato non ha bisogno di caricare codice dalla memoria ogni volta che deve eseguire una funzione.

Tipi di sistemi operativi incorporati

I sistemi operativi integrati sono personalizzati per soddisfare le esigenze dei sistemi in cui verranno utilizzati. Mentre alcuni sistemi operativi incorporati controllano sistemi che eseguono una sola attività a ripetizione, altri sistemi operativi incorporati gestiscono sistemi che eseguono più attività alla volta.

In generale, i sistemi operativi embedded sono suddivisi in multitasking, real-time e single loop.

Multitasking

Un sistema operativo embedded multitasking è un sistema operativo che controlla un sistema embedded che deve eseguire più attività. Le attività possono essere eseguite simultaneamente se il microprocessore utilizzato nel sistema embedded ne è in grado, oppure possono essere programmate per essere eseguite in base all’algoritmo di pianificazione.

Un esempio di sistema operativo integrato multitasking è il sistema operativo utilizzato nei dispositivi Internet of Things come gli altoparlanti intelligenti. Gli altoparlanti intelligenti devono non solo emettere musica, ma anche connettersi a Internet e cercare musica.

In tempo reale

Un sistema operativo incorporato in tempo reale è uno che funziona sotto stretti vincoli di tempo. Tale sistema operativo incorporato deve ricevere ed elaborare gli input nel tempo assegnato o il sistema si guasta.

Considera l’esempio di un sistema di frenata di emergenza nelle auto. Non appena il sistema rileva che una collisione è imminente, il sistema operativo incorporato attiva il sistema frenante. Se il sistema operativo non riesce ad avviare i freni in tempo, può verificarsi una collisione con gravi conseguenze.

Loop singolo

Un sistema operativo incorporato a ciclo singolo è un tipo di sistema operativo che esegue ripetutamente una singola funzione. L’unico compito di un tale sistema operativo incorporato è quello di prendere l’input e produrre un output, su un loop.

Un esempio comune di sistema operativo incorporato a singolo loop è il sistema operativo utilizzato nelle luci di rilevamento del movimento. Le luci di rilevamento del movimento rilevano il movimento e il sistema incorporato accende le luci se viene rilevato un movimento.

Sistema operativo incorporato e non incorporato: qual è la differenza?

La più grande differenza tra un sistema operativo incorporato e un sistema operativo non incorporato è l’applicazione impostata sul sistema operativo eseguito. Nel caso di un sistema operativo incorporato, il set di applicazioni è fisso. L’hardware del sistema embedded è progettato per eseguire quel set di applicazioni specifico.

D’altra parte, i sistemi operativi non incorporati come Windows e macOS sono progettati per fornire l’accesso hardware alle applicazioni utente. Gli utenti possono installare qualsiasi app che desiderano purché sia progettata per funzionare sul sistema operativo. Anche l’hardware su cui viene eseguito un sistema operativo non incorporato è personalizzabile in una certa misura.

Inoltre, un sistema operativo embedded è specializzato. In altre parole, diversi sistemi embedded hanno diversi sistemi operativi embedded. I sistemi operativi non incorporati, d’altra parte, sono generici e supportano una varietà di configurazioni hardware.

Generalmente, un sistema controllato da un sistema operativo incorporato fa spesso parte di un sistema più grande. Ad esempio, un sistema integrato utilizzato per misurare la temperatura di una stanza funziona come parte di un sistema di climatizzazione più grande o del prodotto finale.

I sistemi operativi non embedded controllano il prodotto finale stesso.

Usi comuni di un sistema operativo incorporato

I sistemi operativi embedded sono ovunque intorno a noi. Alcuni esempi comuni di sistemi operativi incorporati sono quelli utilizzati in:

• Dispositivi Internet of Things come lampadine intelligenti e sensori di temperatura intelligenti, ecc.
• Auto per il controllo e la manutenzione del clima.
• Sistemi di navigazione per aerei.
• Localizzatori GPS e fitness tracker.

Questi sono solo alcuni esempi di sistemi operativi incorporati. In generale, ogni microcontrollore ha un sistema operativo incorporato che esegue le cose dietro le quinte.

I sistemi operativi integrati sono fondamentali per il funzionamento delle tecnologie che ci circondano

La maggior parte di noi non si rende conto dell’impatto che i sistemi operativi incorporati hanno sulle nostre vite. Dai sensori di fumo e temperatura integrati all’interno delle nostre case al funzionamento delle apparecchiature mediche, i sistemi operativi integrati sono fondamentali per il funzionamento delle tecnologie che ci circondano.

Quindi, se vuoi un apprezzamento più profondo dei sistemi operativi incorporati, investi in un gadget per la casa intelligente. Ad esempio, una serratura intelligente è un modo semplice e fantastico per iniziare a integrare la tecnologia intelligente di tutti i giorni nella tua vita.