Máquinas de Pilha - Sistemas de Tempo Real
Ao longo deste trabalho foi diversas vezes referido que uma das principais áreas de aplicação das máquinas de pilha era o controlo em tempo real. Os processadores embutidos de controlo em tempo real são processadores construídos dentro de peças de equipamentos como carros, robôs, aviões, periféricos de computadores, equipamento electrónico de consumo e equipamento militar. É, muitas vezes, completamente invisível para o utilizador o facto de um processador embutido estar presente nos equipamentos que usa.
A maioria dos sistemas embutidos tem restrições exigentes em aspectos como o tamanho, peso, custo, consumo, fiabilidade e ambiente de operação, isto porque o processador é apenas um componente de um sistema maior, com as suas próprias restrições e necessidades.
O que torna as máquinas de pilha indicadas para estas aplicações?
Para conseguir reduzir o tamanho e o peso do processador é vital reduzir o número de componentes. As máquinas de pilha possuem hardware pouco complexo e poucas necessidades de memória, reduzindo a área necessária para o circuito impresso.
A quantidade de energia eléctrica usada pelo processador está relacionada com o número de transístores e número de pinos do chip. Assim, as máquinas de pilha possuem tipicamente um baixo consumo. A tecnologia de fabrico afecta de forma substancial o consumo de energia. Os chips construídos em células CMOS têm normalmente baixos consumos. O consumo de energia eléctrica está directamente relacionado com o aquecimento do processador. O pouco aquecimento das máquinas de pilha pode reduzir o número de falhas dos componentes, aumentando a fiabilidade dos sistema.
Os processadores embutidos têm muitas vezes de lidar com condições extremas de operabilidade como vibrações, choques, temperaturas altas ou baixas, etc. Nestas situações procura-se reduzir o número de componentes e pinos do processador. Como já vimos esta é uma das características das máquinas de pilha.
O custo do processador pode ter um peso importante em determinados sistemas de baixa e média performance. Como o custo de um processador está relacionado com o número de componentes e grau de complexidade as máquinas de pilha têm uma vantagem de custo inerente na própria arquitectura.
Num ambiente embutido de controlo em tempo real a performance não é só a quantidade de instruções executadas por unidade de tempo. Outros factores como a capacidade de resposta a interrupções e baixo overhead em mudanças de contexto são vitais nestes sistemas.
Os eventos de tempo real são normalmente estímulos externos ao sistema que requerem uma resposta numa questão de micro ou milisegundos, muitos casos em favor da própria existência de todo o sistema. Pense-se no caso de um avião. Poucos milisegundos podem fazer a diferença entre voar ou cair.