Sistema operativo en tiempo real (RTOS) de Nucleus

Nucleus RTOS es un sistema operativo en tiempo real (RTOS) desarrollado por la División de Software Integrado de Mentor Graphics , una empresa de Siemens , compatible con plataformas de sistemas integrados de 32 y 64 bits . El sistema operativo está diseñado para sistemas integrados en tiempo real destinados a aplicaciones médicas, industriales, de consumo, aeroespaciales y de Internet de las Cosas (IoT). Nucleus se lanzó por primera vez en 1993. La versión más reciente es la 3.x e incluye funciones como gestión de energía , modelo de procesos, compatibilidad con 64 bits, certificación de seguridad y compatibilidad con procesadores de sistema en chip (SOC) multinúcleo para computación heterogénea .

El modelo de proceso Nucleus agrega partición del dominio espacial para el aislamiento de tareas y módulos en SOC con una unidad de administración de memoria (MMU) o una unidad de protección de memoria (MPU), como las basadas en núcleos ARMv7/8 Cortex-A/R/M.

Nucleus admite muchos procesadores integrados, incluidos los principales dispositivos ARMv7 Cortex A, R y M. Las versiones recientes admiten dispositivos ARMv8 de 64 bits. El sitio web oficial tiene una lista completa de los dispositivos compatibles. ^{[ 2 ]} Incluye MCU y MPU de 32 bits, dispositivos configurables y procesadores multinúcleo de 32 y 64 bits .

Nucleus 1.x fue lanzado por primera vez en 1993 por Accelerated Technology (ATI) como Nucleus PLUS. Pronto se convirtió en uno de los sistemas operativos en tiempo real más utilizados en el mercado de sistemas embebidos. Tras su éxito inicial, ATI añadió soporte para redes , gráficos y sistemas de archivos , lo que aceleró su adopción.

Mentor Graphics adquirió ATI en marzo de 2002, lo que pronto dio paso a la segunda generación del sistema operativo en tiempo real Nucleus. La versión 2.x se lanzó en 2003, mejorando su portabilidad entre diferentes arquitecturas y conjuntos de herramientas. Se añadieron nuevos componentes como IPv6 , el sistema de archivos de memoria flash y el bus serie universal ( USB ) 2.0. Mentor reemplazó el depurador Codelab heredado con las herramientas de desarrollo EDGE, que incluían herramientas de compilación , depurador , simulador y analizador de rendimiento .

Mentor Graphics presentó la tercera generación de Nucleus en 2010. La versión 3.x estaba diseñada para unidades de microprocesadores (MPU) y unidades de microcontroladores (MCU) de gama alta, procesadores de señales digitales (DSP) y matrices de puertas programables en campo (FPGA). Para dispositivos con recursos de memoria limitados, Nucleus se diseñó para reducir el tamaño de la memoria a menos de 10 kilobytes (KB) tanto para código como para datos.

Nucleus 3.x introdujo soporte para multiprocesamiento simétrico (SMP) y multiprocesamiento asimétrico (AMP), tanto uAMP no supervisado como sAMP supervisado (utilizando Mentor Embedded Hypervisor ). Otras adiciones en Nucleus 3.x:

• Soporte integrado para la administración de energía en componentes del kernel y del middleware ; incluye soporte para DVFS, supresión de ticks y modos de suspensión, incluida la hibernación .
• Modelo de proceso para la partición de memoria que permite la carga y descarga dinámica de módulos de aplicación. Los procesos cargables son compatibles tanto con MPU de gama alta como con MCU de gama baja, con o sin soporte de gestión de memoria por hardware.
• Soporte inalámbrico
• protocolos de IoT
• Certificación de seguridad para los sectores aeroespacial, médico, industrial y automotriz.
• Compatibilidad con ARM TrustZone
• Marco de trabajo multinúcleo integrado de Mentor para la gestión del ciclo de vida del procesador y la comunicación entre procesos (IPC) en diseños AMP (tanto sAMP supervisado como uAMP no supervisado).
• Compatibilidad con el rastreo en tiempo de ejecución mediante herramientas de análisis del lado del host.

Además de las nuevas funciones de la versión 3.x, Nucleus cambió su modelo de negocio , pasando de un modelo a la carta a un paquete unificado.

Mentor adquirió CodeSourcery en diciembre de 2010 para reemplazar las herramientas de desarrollo EDGE con Sourcery CodeBench . Sourcery CodeBench incluye un conjunto de herramientas de compilación, un depurador y herramientas de análisis de trazas. El conjunto de herramientas de compilación se basa en GNU. El depurador y el entorno de desarrollo integrado (IDE) se basan en Eclipse . Sourcery CodeBench es compatible con las arquitecturas ARM, IA-32 , MIPS y PPC, con flujos de trabajo integrados y reconocimiento de sistemas operativos para Nucleus RTOS y Mentor Embedded Linux.

Nucleus 3.x introdujo un sistema unificado de compilación y configuración mediante el cual el kernel se configura a través de un único archivo y se compila como una sola biblioteca. Al igual que menuconfig en Linux, una herramienta de configuración basada en interfaz de usuario (UI) integrada con CodeBench proporciona al usuario componentes seleccionables gráficamente para personalizar el kernel durante la compilación. El sistema de configuración de Nucleus permite la personalización por parte del usuario para integrar nuevas cadenas de herramientas, compatibilidad con arquitecturas y propiedades de compilación.

Los componentes del sistema operativo en tiempo real Nucleus incluyen:

1. Núcleo
2. Servicios
3. Conectividad
4. Sistema de archivos
5. Redes de contactos
6. Marco de trabajo de IoT
7. Inalámbrico
8. Seguridad
9. Interfaz de usuario y gráficos

Algunos ejemplos de dispositivos que utilizan productos Nucleus son:

• New Horizons , sonda espacial interplanetaria ^{[ 4 ]}
• Honeywell apuesta por la tecnología de conocimiento del terreno crítico en la industria aeronáutica.
• El reproductor portátil de karaoke On-Key de IVL Technologies utiliza Nucleus PLUS ^{[ 5 ].}
• Logitech lo utiliza en sus cámaras de vídeo digitales portátiles Pocket Video.
• Primera comercialización de la tecnología de acceso múltiple por división de código (CDMA) de SK Telecom en Corea.
• Los chipsets MediaTek MT62xx se encuentran en teléfonos básicos.
• Teléfono móvil de alta definición NEC
• La familia de agregadores multiservicio RBOX de ASC utiliza Nucleus PLUS ^{[ 6 ].}
• Las calculadoras de mano de la serie TI-Nspire utilizan Nucleus como base de su sistema operativo ^{[ 7 ].}
• Telephonics lo utiliza en el Programa de Modernización de la Aviónica del C-130 de la USAF, Sistema SDI, y en el Programa de Aviones Cisterna 767, Sistema de Comunicación de Aviación ^{[ 8 ].}
• Garmin International desarrollará el sistema de posicionamiento global (GPS) CNX80 para la aviación general.
• Una gran cantidad de teléfonos móviles Motorola, Samsung, LG, Siemens/Benq, Sagem y NEC.
• La interfaz de usuario de la Clase S en LG Arena, New Chocolate, etc.
• Intellon Home Plug AV
• Crestron Electronics en sus procesadores de sistema de control de la serie 2 más antiguos ^{[ 9 ]}
• BSS Audio en su gama Soundweb London . ^{[ 10 ]}
• Versiones posteriores de la línea de productos Creative ZEN
• El chipset Infineon S-Gold2 utilizado en los teléfonos Siemens : S75, E71, M81, etc. ^{[ 11 ]}
• El chipset Infineon S-Gold3 utilizado en los teléfonos LG : GS290, GX500, KP500 ^{[ 12 ]} y otros con sistema operativo descrito como "Propietario de LG"
• El chip de banda base Infineon S-Gold2 utilizado en el iPhone de Apple ^{[ 13 ]}
• El receptor localizador de servicios públicos Metrotech i5000
• La línea Creative Zen Vision
• Tecnología Intel Active Management , controlador integrado vPro
• Dispositivos de vídeo y telefonía Tandberg MXP ^{[ 14 ]}
• Sistema de anestesia Datex-Ohmeda Avance
• Desfibriladores de Zoll Medical Corporation
• Dispositivos basados ​​en la plataforma Bada de Samsung ^{[ 15 ]}
• Monitor de pacientes de Mindray, dispositivo de ultrasonido y analizador hematológico.

En agosto de 2000, MapuSoft Technologies Inc. presentó el kit de portabilidad Nucleus OS Changer, que permite migrar el software sin problemas a múltiples sistemas operativos como Linux , VxWorks y otros. Incluye un entorno de desarrollo integrado (IDE) y optimización de la interfaz de programación de aplicaciones ( API ), junto con una herramienta de perfilado para medir los tiempos de la API en las placas de destino (www.mapusoft.com). ^{[ 16 ]}

• Comparación de sistemas operativos en tiempo real

• Sitio web oficial