PDF de programación - Hardware libre

Hardware Libre
por Raul Espinola (mas
que nada fue una
recopilación de
información, la
conclusion es mia, espero
les sirva y les guste)

Todos nosotros escuchamos alguna vez hablar sobre el Software Libre, Linux y sistemas libre, pero
escuchaste alguna vez sobre Hardware Libre, suena medio raro verdad.
Como sabemos el software libre no se refiere especificamente a que el software sea gratuito sino
que cumple con ciertas libertades como usar el software, ver el codigo, mejorar el mismo y
distribuirlo sin discrimacion.

Temas:

a- Introducción

b- Concepto de Hardware Libre según Antonio Delgado

c- HA (Hardware Abierto) Según www.microbotica.es

d- Historia

e- Definición y Clasificación

1-Hardware estático

1-a Desventajas y Problemas del hardware abierto

1-b Planos en electrónica

1-c Propuesta de definición

2 Hardware reconfigurable

2-a Introduccion

2-b Lenguaje de descripción de hardware

2-c FPGAs

2-d Hardware reconfigurable libre

2-e Un ejemplo de hardware abierto: La tarjeta JPS

f- Conclusion

Introduccion

En la Informática, se denomina hardware o soporte físico al conjunto de elementos materiales que
componen un computador. Hardware también son los componentes físicos de una computadora
tales como el disco duro, dispositivo de CD-ROM, disquetera, etc. El hardware se refiere a lo que es
tangible, es decir todos los componentes físicos (que se pueden tocar) de la computadora.
El software libre y código abierto ofrece al usuario libertades. Existen licencias que las garantizan y
que dan una cobertura legal, como por ejemplo la GNU GPL. El hardware abierto o libre toma estas
mismas ideas del software libre y código abierto para aplicarlas en su campo.

Concepto de Hardware Libre según Antonio Delgado
A la sombra del crecimiento del software libre, ha aparecido en los últimos años el llamado
hardware libre. Su objetivo es crear diseños de aparatos informáticos de forma abierta, de
manera que todas las personas puedan acceder, como mínimo, a los planos de construcción de
los dispositivos. Lejos de ser una novedad, esta corriente enlaza directamente con década de los
años 70, cuando los primeros aficionados a los ordenadores construían sus propios equipos en
los garajes con piezas compradas a diferentes fabricantes y creaban sus propias
implementaciones.
Por Antonio Delgado en Pagina Digital
http://www.paginadigital.com.ar/articulos/2007/2007prim/tecnologia41/hardware-mi-211107.asp

HA (Hardware Abierto) Según www.microbotica.es

El asentamiento de los Lenguajes de Descripción Hardware (HDL) como VHDL (Very high
speed integrated circuit Hardware Description Language) o Verilog HDL, ha impulsado la idea
de realizar diseños abiertos de la misma manera que el movimiento Open Source. La
reutilización de diseños (cores) o la adaptación de los ya existentes está haciendo mucho más
fácil la vida de los ingenieros de hardware, disminuyendo considerablemente los tiempos y costes
de diseño.
Con el tiempo y tímidamente va surgiendo una pequeña comunidad que trabaja en conjunto y
que intercambia diseños en HDL que van desde procesadores RISC de 32 bits hasta sistemas

bastante más sencillos.
El problema que observamos es que se asociaba el término HA al diseño de soluciones hardware
on-chip. Es decir, desde bitstream de configuración para ejecutarse en Lógica Programable
(FPGAs ) o directamente a nivel ASIC.
Ahora, el proyecto HA es más ambicioso ya que busca agrupar todas las técnicas de diseño y
desarrollo hardware. Desde las configuraciones de FPGAs o las máscaras de un ASIC, hasta los
esquemas de circuitos o los rutados de PCBs. Es importante destacar que el HA abarca desde la
concepción de la idea hasta el punto previo a la fabricación.
Hasta este punto, es natural que todo el trabajo sea realmente un conjunto de bits: esquemáticos
con alguna herramienta CAD, código HDL, documentos en procesadores de texto, rutados de
pistas, etc... y este conjunto de bits en nada difiere con lo que entendemos por software por lo que
es posible adherir la licencia GPL (ya reconocida y ampliamente aceptada) al HA.

Historia

En los años 70s muchos de los futuros CEOs de las grandes empresas del Hardware y Software de
la actualidad se encontraban en garages para compartir todos sus diseños electronicos de aparatos
informáticos de “forma abierta”, es decir que todos los presentes podian acceder, a los planos,
esquemas, PCBs de construcción de los dispositivos.
Luego recien en los años 1990 surge en el sitio Web de Reinoud Lamberts, Open Design Circuits,
que fue el primero en proponer la creación de una comunidad del diseño del hardware con el
espíritu del software libre. En teoría, FPGAs permitiría el intercambio de diseños libres
electrónicamente, tal como como los programas pueden ser intercambiados.
Pero en la práctica, la comunidad que creció alrededor del sitio nunca agrego diseños libres por la
carencia de software libre para el diseño electrónico (que entonces no existía) para lo cual se
debatió sobre el uso del software libre o el freeware comercial, hasta en el extremo que no se creó
ningún diseño real en el sitio en sí mismo.
Pero las discusiones involucraron a una gran cantidad de personas, muchas que estaban implicadas
en otras empresas libres del diseño del hardware y esta fue la primera vez que mucha gente había
discutido seriamente ¿que era práctico? y ¿que no era práctico? con respecto al hardware. Más bien
con la creación de este sitio web, Open Design Circuits sentaron la base para una comunidad entera.

Definición y Clasificación
Compartir diseño hardware es más complicado. No hay una definición exacta. Incluso el propio
Richard Stallman afirma que las ideas del software libre se puede aplicar a los ficheros necesarios
para su diseño y especificación (esquemas, PCB, etc), pero no al circuito físico en sí. Por lo cual
dependiendo del enfoque. podemos establecer dos clasificaciones. Una, teniendo en cuenta cómo es
su naturaleza (estático y reconfigurable) y otra en función a su filosofía.

Clasificacion del Hardware
Dada su diferente naturaleza, al hablar de hardware abierto o libre hay que especificar de qué tipo
de hardware se está hablando. A continuación se describen cada uno de los diferentes hardware
según su naturaleza:

Hardware estético. Entendemos por hardware estetico el conjunto de
elementos materiales de un sistema electr ́nico no reconfigurable. Este
tipo de hardware se caracteriza por ser fisicamente unico, es decir, o poseemos el circuito o no. Es
el m ́s usual hoy en d ́ se caracteriza por estar limitado por su propia existencia f ́ ısica. No
podemos copiarlo con facilidad ni distribuirlo ”abierto”. Sin embargo, lo que si se puede
hacer es distribuir sus planos de fabricaci ́n, o bien a nivel de circuito impreso (PCB) o bien a nivel
de fichero de fabricaci ́n (GERBER).

Cualquiera de estas dos informaciones es suficiente para permitir a terceros la fabricaci ́n del
circuito en cuesti ́n, as ́ como su modificaci ́n y posible mejora. Una clasficaci ́n m ́s detallada
puede encontrarse en
• Hardware reconfigurable Este es aquel circuito que se implementa en base a una descripci ́n l ́gica
(HDL) y un sistema base reconfigurable (FPGA). Nuevamente en este caso la descripci ́n (el
programa HDL) se puede divulgar con facilidad, mientras que la base no solo no puede
intercambiarse (por ser la implementaci ́n est ́tica del sistema reconfigurable) sino que no existe en
la actualidad ninguna implementaci ́no cuyo dise ̃ o sea libre.
Así pues, la primera conclusión a la que se puede llegar es que en realidad el hardware libre, por sus
propias caracterústicas de objeto físico, no existe.
Ahora bien, lo que si pueden existir, tanto en el caso de las implementaciones estáticas como en el
de las dinámicas, son diseños de hardware libres (Open Source Hardware). A partir de aquí
hardware libre se usará para designar aquellos circuitos, tanto estáticos como dinámicos, cuyo
diseño ofrece las mismas libertades que el software libre. En resumen, diremos que un hardware es
totalmente libre si:
• El interfaz del hardware ha sido hecho píblico explicitamente, de forma que dicho hardware puede
usarse libremente.
• El diseño del hardware ha sido publicado de forma que otros pueden implementarlo y aprender de
èl.
• Las herramientas usadas para crearlo son libres, de forma que otros pueden desarrollar y mejorar
el diseño.

Cabe Aclarar que existen otra clasificacion denominada Filosofica que no entrare en detalles en este
momento pero se la puede encuentrar en la wikipedia

1-Hardware estático

1-a Desventajas y Problemas del hardware abierto
No se pueden aplicar directamente las cuatro libertades del software libre al hardware, dada su
diferente naturaleza. Uno tiene existencia física, el otro no. Aparecen una serie de problemas:
1-Un diseño físico es único. Si yo construyo una placa, es única. Para que otra persona la pueda
usar, bien le dejo la mía o bien se tiene que construir una igual. La compartición tal cual la
conocemos en el mundo del software NO ES POSIBLE.
2-El Compartir tiene asociado un coste. La persona que quiera utilizar el hardware que yo he
diseñado, primero lo tiene que fabricar, para lo cual tendrá que comprobar los componentes
necesarios, construir el diseño y verificar que se ha hecho correctamente. Todos esto tiene un coste.
3-Disponibilidad de los componentes. ¿Están disponibles los chips?. Al intentar fabricar un diseño
nos podemos encontrar con el problema de la falta de material. En un país puede no haber
problema, pero en otro puede que no se encuentran.
Una primera propuesta para definir el hardware libre es la siguiente:

El hardware libre ofrece las mismas cuatro libertades que el software
libre, pero aplicadas a los planos del hardware.

Si en el software hablamos de fuentes, aquí hablamos de planos. A partir de