Narrador: Nesta lição,
vamos começar a falar sobre alguns sistemas incorporados.
Agora, quando falamos de um sistema incorporado,
trata-se de um sistema de computador projetado
para executar uma função específica e dedicada.
Agora, muitas vezes, quando falamos de um sistema
incorporado, estamos falando
de coisas mais no espaço de fabricação ou no espaço de automação.
Assim, podemos ter um microcontrolador
em um sistema de gotejamento médico que tem uma função.
É para medir a quantidade de volume de fluido
que passa por essa máquina e entra em seu IV, para que você possa
dar ao paciente o que ele precisa.
Você pode ter outro para
um sistema de controle em uma estação de tratamento de água.
E sua responsabilidade é garantir
que a água esteja fluindo em uma determinada taxa.
E eles abrirão ou fecharão válvulas para garantir
que mantenhamos essa quantidade de fluxo no sistema.
Essa é a ideia de um sistema incorporado.
E pode ser um dispositivo muito, muito simples ou pode
ser totalmente complexo e ter um sistema
operacional completo, como Linux ou Android, sendo usado
para executar esse tipo de sistema.
Depende.
Agora, nesta lição em particular,
vou me concentrar mais nos sistemas incorporados específicos
que têm uma única função e têm seu
próprio sistema operacional ou microprocessadores
dedicados para realizar essa função.
Por exemplo, em minha casa, tenho um medidor inteligente.
Assim, se eu for para o lado de fora da minha
casa, posso olhar o medidor de eletricidade
da minha casa e ele me dirá quantos quilowatts por hora estou usando e quanto
usei ao longo do tempo.
Agora, essas informações estão conectadas à Internet, de modo
que a empresa de energia não
precisa enviar alguém à minha casa
para ler o medidor uma vez por mês.
Em vez disso, tudo é feito eletronicamente agora.
Eles fazem isso usando modems de celular
e se conectam por meio da rede de celular
de volta à Internet, à sua sede e aos seus servidores
para alimentar os dados do que usamos para
o consumo de energia.
Se você olhar o medidor de
sua casa, provavelmente tem algo muito parecido.
Atualmente, esses tipos de sistemas incorporados
são considerados ambientes estáticos, nos quais
não são feitas nem permitidas alterações frequentes.
Então, quando foi a última vez que você atualizou o software do seu
medidor de energia elétrica, por exemplo?
Provavelmente você nunca fez isso.
E a empresa de energia provavelmente também não faz
isso com muita frequência.
Essa é a ideia desses sistemas incorporados.
Eles são um sistema muito simplificado,
criado para cumprir um único propósito.
E, ao fazer isso, eles se tornam mais seguros porque
não têm muito código extra.
Porém, se o código original não
tiver sido criado em um bom estado, será difícil
fazer atualizações, pois esses equipamentos
não foram criados para receber atualizações
frequentes de software.
Por esse motivo, os
sistemas incorporados geralmente têm muito pouco
suporte para identificar e corrigir problemas de segurança.
Não é possível ligar para a empresa de energia
elétrica e pedir que venham proteger seu medidor.
Isso simplesmente não faz parte do que eles farão por você.
Eles farão isso da maneira que quiserem,
pois o dispositivo é deles.
E, muitas vezes, se você tiver um sistema incorporado
dentro da sua fábrica ou da sua planta, se estiver em uma área
de produção, terá um suporte limitado do fabricante.
Portanto, essa é uma área em que
você realmente deseja colocar todos
esses dispositivos em uma rede separada
e não conectá-los à Internet em geral, o que pode ser uma grande
área de vulnerabilidade para você.
Agora, quando falamos de sistemas
incorporados, há um termo chamado PLC,
que é um controlador lógico programável.
Esse é um tipo de computador projetado para ser implantado
em ambientes industriais ou externos e pode
automatizar nossos sistemas mecânicos modernos.
Agora, quando você pensar em um PLC, quero
que pense em algo como uma manufatura que abrirá
ou fechará uma válvula para permitir
a entrada de mais ou menos água.
Essa é a ideia de um PLC.
É um controlador lógico programável.
Esses PLCs são executados em firmware porque,
novamente, são sistemas incorporados.
Assim, o firmware, que é um software em um chip, pode ser corrigido
e reprogramado para corrigir vulnerabilidades
quando elas ocorrerem.
Mas, novamente, há um processo muito específico
e, normalmente, o suporte do fabricante é limitado.
Não é como a Microsoft, que
lhe fornecerá um patch toda terça-feira.
Com esses PLCs, você pode receber um patch a cada seis meses,
ou um ano, ou dois anos.
Geralmente, há um intervalo muito longo entre as correções.
Agora, outra coisa sobre a qual queremos falar é sobre
alguns dos sistemas operacionais que eles usam.
Portanto, existe algo conhecido como RTOS,
que é um sistema operacional em tempo real.
Agora, esse é um tipo de sistema operacional
que prioriza a execução determinística das operações.
E isso nos ajudará a garantir uma resposta consistente
para tarefas de tempo crítico.
Agora, pense sobre isso.
Se você estiver operando algo que precise abrir ou fechar uma
válvula dentro de uma usina nuclear,
é possível que ela fique off-line a qualquer momento?
Provavelmente não, certo?
Bem, essa é a ideia de onde usaríamos um RTOS, um sistema
operacional em tempo real.
Isso ocorre porque muitos de nossos sistemas
incorporados normalmente não toleram reinicializações
ou falhas e precisam ter esses tempos
de resposta previsíveis em milissegundos.
Portanto, se eu estiver construindo
algo que vai operar partes de um avião, que vai ajudar
meu piloto automático a voar, e com o piloto automático
precisando fazer ajustes nas asas a cada
dois milissegundos, bem, isso é algo para o qual gostaríamos
de usar um sistema operacional em tempo
real.
Não é possível usar um sistema Windows padrão para isso.
Ele simplesmente não é rápido ou potente o suficiente.
E está sujeito a reinicializações ou falhas, além
de patches de segurança e todas essas coisas.
Portanto, quando você ouvir esse termo, pense nele como
o tipo de sistema operacional que é usado com frequência
em sistemas incorporados, especialmente
em aplicativos críticos.
Agora, outra maneira de fazer
isso é usar o que chamamos de sistema em um chip.
Essa é outra forma de sistemas incorporados.
É aqui que o nosso processador integra
a funcionalidade da plataforma de vários controladores
lógicos em um único chip.
Agora, esse sistema em um chip pode ser muito eficiente em termos de consumo de energia e,
portanto, é usado com frequência em dispositivos menores que precisam
ter um sistema incorporado.
Portanto, se eu precisar criar
algo que tenha um sistema incorporado
e que seja muito pequeno para caber no meu bolso, normalmente
usaria algo como um system-on-a-chip.
Se você estiver usando algo
como um Roomba ou um aspirador de
pó robô, eles usam uma mentalidade do tipo sistema em um chip porque
tentam colocar todas as informações em um
único chip, porque, novamente, ele ocupa menos
espaço e, portanto, você pode deixar mais espaço para as peças
funcionais necessárias, como o aspirador.
Um system-on-a-chip refere-se a um tipo de circuito integrado
que contém todos os componentes de um sistema de
computador em um único chip.
Isso inclui o processador, a memória, o armazenamento, o processador
gráfico e os periféricos, como controladores
USB, circuitos de gerenciamento de energia e rádios sem
fio para Wi-Fi ou Bluetooth.
Um ótimo exemplo de um sistema em um chip é o Raspberry Pi,
que contém um computador totalmente
contido em um único chip.
Agora, muitos desses system-on-a-chips
serão incorporados a outros dispositivos,
como smart TVs e set top boxes, como os dispositivos de streaming Amazon
Fire TV, Roku e Apple TV.
Os designs de sistema em um chip se tornaram muito
populares devido ao baixo consumo
de energia, ao desempenho decente e ao formato pequeno.
Por exemplo, se você tiver um Roku ou Fire TV Stick,
eles têm o tamanho de um pen drive USB.
No entanto, eles oferecem uma funcionalidade de smart TV totalmente funcional
em qualquer televisão existente e podem
processar streaming de vídeo por meio
de uma conexão sem fio usando esses dispositivos.