Módulos 1&2

Windows Embedded Standard 7 Exacto Soluciones & Automatizacin Industrial SAC

MDULO #1:

Introduccin a Microsoft Windows Embedded Standard 7

HABLEMOS DE SISTEMAS EMBEBIDOS

Los sistemas embebidos no son extensamente conocidos por el pblico, pero son usados a diario por las personas.

Las PCs de uso general, laptops, servidores, Smart Phones son equipos que

sobre los cuales se corre y ejecutan una multitud de juegos, software, multimedia,

etc. Y no necesariamente son sistemas embebidos, pero si se analiza el hardware,

este si puede ser y frecuentemente se usa como base para crear un sistema

embebido de uso dedicado.

QU ES UN SISTEMA EMBEBIDO?

Un sistema embebido, es un sistema diseado para realizar una o algunas

funciones dedicadas, frecuentemente en un sistema de tiempo real.

Los sistemas embebidos tienen un uso diferente a los que comnmente se les da

los ordenadores porttiles. Los componentes de un sistema embebido se

encuentran incluidos en la placa base (tarjeta de vdeo, audio, mdem, etc.), y en

muchos de los casos los dispositivos con sistema embebido no lucen como

computadoras, por ejemplo: registradores, controles de acceso (check-in de

aeropuerto), navegadores GPS, microondas, telfonos mviles, controladores

industriales (HMI), equipos mdicos, etc.

Otros equipos donde se desarrollan sistemas embebidos:

Control de luces del teatro

Clientes ligeros

Sistemas de visualizacin

Equipos de CNC


Telemtica o en los ordenadores de automviles y sistemas de

entretenimiento

Dispositivos de gama alta como los centros multimedia

Equipos de videoconferencia

Quioscos

Cajeros automticos y los contadores de dinero en efectivo

Copiadoras

Sistemas de seguridad tales como escneres biomtricos y grabadores

de video

Estacin de equipos TV

Estaciones remotas del monitoreo del clima

Mquinas tragamonedas.

A comparacin de un sistema de hardware y software comn un sistema

embebido difiere en que el precio y consumo son menores que a su semejante

comn. Puesto que los sistemas embebidos se pueden fabricar por decenas de

millares o por millones de unidades, y porque una de las principales

preocupaciones es reducir costes.

Por lo general los sistemas embebidos suelen usar procesadores (CPU de 8bits

hasta 64bits / multi-ncleo) y memorias pequeas, y se enfrentan a que un fallo de

algn elemento implique la necesidad de reparar la placa en su totalidad.

El desarrollo suele ser programado desde una variedad de lenguajes y pueden

consistir desde simples firmware, kernels, o sistemas operativos completos. Para

los desarrolladores, el mercado embebido es rico tanto en hardware y soluciones

de software, adems que se suele tener una variedad de proveedores.

QU ES WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7?

Windows Embedded Standard 7 (WES7) es la generacin siguiente de la serie de

sistemas operativos embebidos de Windows: Windows Embedded Standard 2009,

Windows XP Embedded, Windows NT Embedded.

WES7 ofrece la potencia, familiaridad y fiabilidad del sistema operativo Windows

7 en una forma altamente personalizable y por componentes, permitiendo a los

OEMs (Fabricantes de Equipos Originales) centrarse en sus competencias

principales y crear diferenciacin de productos. Por defecto al ser un sistema

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basado en WIN7 tiene compatibilidad con aplicaciones .NET, Win32 e integracin

con Microsoft Enterprise Server y herramientas.

Caractersticas resaltantes:

WES7 est basado en el cdigo fuente de WIN7

WES7 soporta la arquitectura para procesadores de x86 y x64

2 formas para crear imgenes customizables: directamente desde el wizard

o creando un answer file a travs de un DVD, USB o Red

No soporta instalacin de unidades CD/DVD en red

AT, FAT32, NTFS son soportados e incluso el nuevo exFAT

NET framework y Client Profiles de versiones 2.0, 3.0 y 3.5 estn incluidas

Mejora el rendimiento a travs de los tiempos de arranque y SuperFetch,

los cuales mejoran el tiempo de respuesta de las aplicaciones activas.

Seguridad mejorada con BitLocker y BitLocker To Go, los cuales

proporcionan proteccin de datos en los medios de comunicacin

(incluyendo USB), AppLocker que es una herramienta que permite definir

las polticas de funcionalidad de aplicaciones y tambin controles de acceso

a travs de verificacin biomtrica. Hay otras caractersticas en el ncleo

que mejoran la seguridad, tales como Windows Service Hardening que

permite el acceso a los servicios a solo aquellos recursos que se les ha

concedido el acceso

Menor consumo de energa a travs del TimerCoalescingAPI y proceso

inactivo

Experiencias de usuario: Windows Aero, Windows Touch y Windows

Presentation Foundation para desarrolladores.

OTRAS SOLUCIONES EMBEBIDAS DE MICROSOFT

Windows Embedded Compact WEC7

Es la evolucin del sistema Windows Embedded CE, Es un sistema operativo de

32 bits, nativo, componentizado y en tiempo real, diseado para dispositivos con

tamao pequeo de memoria como los dispositivos porttiles con procesadores

ARM, MIPS, x86.

Se usa en:

Cdigo de barras y escneres RFID

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Sistemas de posicionamiento global

Marcos fotogrficos digitales

Terminales porttiles robustos

Dispositivos de juegos

Windows Embedded Server

Basado en el sistema operativo Windows Server, Windows Embedded Server es

utilizado en soluciones de dispositivos servidores y servidores dedicados,

diseado para satisfacer necesidades especficas de TI. Las soluciones de

dispositivos servidores y servidores especializados basadas en Windows

Embedded Server pueden instalarse en forma rpida y muchas incluyen

capacidades de administracin remota. Y debido a que utilizan las tecnologas

Windows Server, las soluciones basadas en Windows Embedded Server se

pueden integrar fcilmente a su entorno existente de Windows y aprovechar las

caractersticas de administracin central que incluyen los servicios Active

Directory.

La familia de Windows Embedded Server incluye:

Windows Server 2008 & 2008 R2 For Embeddes Systems

Windows Server 2003 & 2003 R2 For Embeddes Systems

POSReady WEPOS

Debido a la necesidad de tener una plataforma que ayude a la transicin del

procesamiento de transacciones de servicio al cliente y construccin de

relaciones. POSReady es un sistema operativo flexible, diseado especficamente

para dispositivos de punto de servicio, tales:

Cajas registradoras

Servicios de self-checkout

Quioscos

Bombas de combustible

Windows Embedded for Thin Client

Handheld / Enterprise / Device Manager

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Windows Embedded Automotive 7

Se basa en lo mejor de Microsoft Auto 4.1 y Windows Automotive 5.5 entregando

un amplio conjunto de componentes de middleware integradas y flexibles que

permiten soluciones de automocin a escala a travs de una amplia gama de

marcas y modelos de automviles y a la velocidad de entrega al mercado.

Windows Embedded Automotive 7 integra Silverlight para Windows Embedded y

un marco extensible interfaz de usuario, que permite la integracin perfecta entre

el diseador, desarrollador y evaluador, el ahorro de meses de remodelacin

innecesaria.

REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE Y HARDWARE

Los requerimientos para el desarrollo de sistemas son los siguientes:

PC con procesador de 32 o 64 bits, 1GHz o ms rpido, CPU con soporte

Intel VT-x es recomendable

Windows Vista SP1 o superior, Windows 7 Windows Server 2008 R2

1GB (32 bits) o 2GB (64 bits) de RAM como mnimo. Si se dispone de ms

memoria RAM es mejor, en el caso de que usemos una mquina virtual

8 Puertos disponibles

Lectora DVD-ROM

Microsoft .NET Framework 2.0 o superior

Microsoft Core XML Services (MSXML) 6.0 o superior

Conectividad a red (recomendado)

Visual Studio 2010

Se usar Oracle (SUN) VirtualBox (http://www.virtualbox.org/) pues permite al

sistema ejecutar mltiples instalaciones del sistema operativo en un solo sistema.

Para WES 7, VirtualBox proporciona una solucin de destino mejorado en el

arranque dual, ya que no tiene que reiniciar el sistema operativo madre cada vez

que se pruebe una imagen. Las imgenes de WES 7 sern instaladas desde los

archivos ISO generados.

El PowerISO (http://www.poweriso.com/) (opcional) ser usado para crear un

archivo ISO de las diferentes imgenes de instalacin WES 7. Se Puede usar

cualquier utilitario que permita crear archivos ISO, pero la utilidad que se emplee

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debe ser lo suficientemente capaz de crear los archivos ISO de arranque (BOOT).

El kit de herramientas de WES 7 (WES7 Tools) proporciona una herramienta

llamada OCSDIMG.exe que puede crear una imagen ISO ejecutable desde la

lnea de comandos.

Si se prefiere usar un hardware real, los requerimientos son los siguientes:

Procesador de 1GHz para 32 bits o 64 bits, dependiendo del tipo de

aplicaciones que se ejecutarn en el dispositivo, un CPU ms potente

podra ser necesario.

Los requerimientos de la RAM difieren de dispositivo a dispositivo,

dependiendo la configuracin del sistema. 512MB de RAM es la cantidad

mnima para ejecutar WES 7.

Se requiere de un medio de almacenamiento para instalar el sistema

operativo WES7. El medio puede ser un disco duro, memoria flash, o

memoria USB. El mnimo tamao requerido para el medio de

almacenamiento fsico es 512MB, pero para una imagen tpica necesita

entre 1GB a 2GB. La cantidad de almacenamiento difiere del dispositivo

dependiendo de la configuracin del sistema.

La mainboard debe permitir arrancar ya sea desde una unidad de DVD o

desde una memoria USB 2.0.

ARQUITECTURA DEL SISTEMA OPERATIVO

Hay 2 partes bsicas para aprender un nuevo sistema operativo embebido. El

primero es la arquitectura del sistema y la otra es la herramienta para construir la

imagen del SO.

En esta capacitacin hablaremos puntualmente de las herramientas Embedded

para la construccin de imgenes.

STACK

El stack del sistema operativo es importante para entender las diferentes capas de

la arquitectura.

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La arquitectura de Windows es una combinacin de capas e implementaciones

Cliente /servidor del sistema operativo. La parte de capas incluye el HAL y kernel,

con subsistemas y aplicaciones.

La flexibilidad de la arquitectura del procesador fue parte del diseo original del

sistema operativo (la capa de abstraccin de hardware hizo esto posible).

El HAL fue implementado para que el sistema operativo pueda ejecutarse en

diferentes arquitecturas de procesador, un ejemplo es Windows NT corriendo en

Alpha, Power PS, MIPS y x86. Esto se ha reducido en los ltimos aos, hoy hay

solo un soporte para 32 y 64 bits, en cambio un procesador con Windows XP tiene

7 diferentes implementaciones HAL para x86.

Es por ello y la causa de problemas ocasionados a los desarrolladores de

Windows Embedded que el HAL fue rediseado, 2 para x86 y 1 para x64.

Application 1 Application 1 Application 1

I/O Manager GDI Manager Windows

Manager

Executive

Workstation

Service

Security Server

Service

Win32

User Mode

Kernel Mode Drivers

Hardware

Micro-Kernel

Hardware Abstraction Layer (HAL)

Kernel Mode

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Boot (Arranque)

La secuencia de arranque para Windows 7 agrega ms caractersticas de

seguridad. La BIOS aun lleva a cabo el encendido de auto prueba. EFI (Interfaz de

firmware extensible) es el reemplazo de la BIOS pues agrega ms capacidades.

La BIOS busca primero la unidad de arranque y al MBR (Registro de inicio

Maestro). El MBR (Master Boot Record) tiene la informacin de la particin del

disco. El MBR busca entonces la particin que est marcada como activa y salta a

cargar el sector de arranque de la particin. El MBR se crea con fdisk y diskpart. El

sector de arranque es establecido cuando la particin se formatea.

Comenzando con Windows Vista y continuando con Windows 7, los archivos de

arranque Ntldr, boot.ini, y Ntdetected han sido reemplazados. Un sector de

arranque de Windows 7 carga bootmgr. Bootmgr lee la configuracin de arranque

de datos (BCD). BCD reemplaza el boot.ini file. Que se supone que ser ms

seguro que boot.ini. BCDedit es usado para modificar el BCD.

Si otras opciones no estn disponibles, bootmgr carga windoad.exe. Winload.exe

luego carga el Kernel, el cual carga los controladores, Windows Session Manager,

Windows Start-Up Application (Wininit.exe), autenticacin de servidor local

(Isass.exe) y servicios.

Si el sistema se reanuda desde la hibernacin, bootmrg llama WinResume.

BIOS /

EFI

Power

on

MBR Boot

Sector

Bootmgr

NTOSKRNL.EXE

Winload.exe

Boot

Configuration

Data (BCD)

Services.ex

e

Lsass.exe

Wininit.exe Windows

Session Manager

(smss.exe)

HAL.DLL

Drivers Load

WinResume.exe

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BitLocker

BitLocker es una nueva inclusin dada en Windows 7. El sistema de archivos

encriptados que codifica los archivos para que nadie ms sea capaz de leerlos.

Los archivos son solo legibles cuando estas conectado al sistema.

BitLocker lleva el proceso un paso ms all. Si alguien se registra en un sistema

operativo diferente, ellos no sern capaces de acceder a los archivos. Un TPM

(Trusted Platform Module) en la placa madre o un USB es necesario para dar

apoyo al BitLocker. Cuando instalas por primera vez el sistema operativo, una

particin de arranque separada se crea para mantener los archivos de arranque

separados de los archivos encriptados.

PRCTICA 1: CREAR UNA MQUINA VIRTUAL CON VIRTUALBOX

Oracle VirtualBox es una solucin gratuita para crear mquinas virtuales y est

disponible en varios sistemas operativos incluyendo Windows 7.

Los pasos a seguir para la creacin de una mquina virtual son los siguientes:

1. Descargar el Oracle VirtualBox de la pgina web http://www.VirtualBox.org/

2. Abrir el Oracle VirtualBox.

3. En la consola Oracle VirtualBox, hacer clic en el botn Nueva.

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4. Se dar inicio al asistente de creacin de mquina virtual, hacer clic en

Next para continuar.

5. El asistente preguntar por el nombre y versin del sistema operativo. En

este caso el nombre ser WES 7 y la versin usada es Windows 7.


6. Dar clic en Next para continuar.

7. Asignar un tamao para la memoria RAM: 1GB (1024MB) y dar clic en

Next.


8. Como que es una creacin reciente, se debe seleccionar: Crear Disco

Virtual Nuevo y dar clic en Next.

9. Para establecer el tipo de archivo, seleccionar la primera opcin VDI

(VirtualBox Disk Image) ya que no se necesitara otro software de

virtualizacin y hacer clic en Next.


10. Ahora se pide los detalles de almacenamiento. Para solo usar el espacio

de disco utilizado, marcar la opcin Reservado dinmicamente y hacer

clic en Next.

11. Establecer la localizacin y el tamao del archivo del disco virtual. Por

defecto se crea una carpeta con el nombre; asignar un tamao de 20GB,

clic en Next.


12. Aparece el cuadro de resumen de las caractersticas establecidas, solo

hacer clic en Crear para terminar de crear la mquina virtual.

13. En el siguiente cuadro de resumen aparece para verificar si los datos son

correctos. Hacer clic en Crear para terminar la creacin.


14. Una vez completados los pasos, automticamente aparecer la siguiente

pantalla.


MDULO #2:

Proceso de Construccin

En este mdulo se ver el proceso de desarrollo desde un alto nivel. Las

herramientas y procesos para dar inicio a un proyecto se revisarn y se har

hincapi en algunas caractersticas de WES7.

CREACIN DE UN PROYECTO

El primer paso es desarrollar cualquier aplicacin personalizada que requiera el

sistema embebido en el ordenador, as como los drivers. El hecho de ser una

versin integrada de Windows (versin de escritorio), es un beneficio clave pues

todo lo que puede operar en Windows 7 tambin puede operar en WES7, siempre

y cuando todas las caractersticas se encuentren dentro de la imagen a

desarrollar.

Qu necesito para desarrollar un sistema embebido de Windows 7?

Windows 7 (Ultimade u otra versin)

Microsoft Visual Studio 2010

WES Tools descargar desde MSDN

Microsoft Visual Studio Windows 7

Windows Embedded Standard 7


Una vez instaladas las aplicaciones y controladores para desarrollo, hay algunos

pasos bsicos a seguir para cada proyecto.

Los pasos mencionados son:

Instalar Windows 7 y todos los drivers a usarse, para probar que Windows 7 se

ejecuta en el dispositivo de modo correcto.

Si es as WES 7 podra ejecutarse, la alternativa es usar el DVD IBW para instalar

WES 7 usando la plantilla de compatibilidad de aplicaciones. Ejecutar TAP.EXE y

para que as el archivo .PMQ pueda ser importado dentro de ICE.

El fundation core incluye la mayora de controladores necesarios para bootear un

sistema. WES 7 tambin incluye una gran cantidad de controladores de

dispositivos. Siempre se debe corroborar la versin de los controladores, ya los

controladores ms recientes estn siendo liberados de los fabricantes todo el

tiempo. Si la importacin .PMQ no puede encontrar algunos de los controladores y

necesita tenerlos, pues puede instalar los controladores posteriormente.

TARGET ANALYZER

Se utiliza para descubrir e importar drivers en una nueva imagen, mediante la

generacin de archivos .PMQ. Target Analyzer es una de las herramientas

incluidas en Windows Embedded Standard 7 Toolkit y se ejecuta en el dispositivo

destino. Una vez que se tiene un archivo .PMQ, se puede utilizar para saber que

drivers necesita el WES7 para que coincida con el hardware del dispositivo

destino y luego estos se puedan incluir una imagen mediante el ICE (Editor de

Configuracin de la Imagen).

ARQUITECTURA DEL SISTEMA

Este mdulo solamente muestra un punto destacado del proceso de desarrollo. En

los mdulos posteriores se profundizar en las diferentes herramientas y

caractersticas de WES7. A medida que se realice avances, se debe tener en

cuenta que usar las herramientas de WES 7 no solo es recolectar unos cuantos

componentes o instalar un OS, pues se debe considerar el proceso de

manufactura, el cmo se va a usar el producto cuando este afuera en el campo y

que tipo mantenimiento se necesitar para ello.

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Hay muchas preguntas que responder cuando la configuracin del desarrollo se

desea realizar. Por ejemplo:

Que son las caractersticas de hardware?

Cmo bootea la imagen a travs de la red, memoria flash, disco duro?

Qu es el desarrollo y/o proceso de manufactura?

Se necesitas EWF o FBWF? RAM o RAM-REG? cmo actualizar un

sistema con estos filtros en su lugar?

Cmo el usuario interacta con el sistema?

Qu ve el usuario en el arranque?

Cmo realizar actualizaciones de campo? Que se actualiza? Qu es

una actualizacin?

La arquitectura del proceso de construccin tambin es importante. La

instalacin desde el disco IBW hace fcil la creacin de prototipos, pero

cuando usted tiene mltiples configuraciones posteriores a la instalacin, la

creacin de un archivo de respuesta usando ICE ayudara a automatizar el

proceso de construccin. La creacin de componentes no es posible, pero

puedes incluir aplicaciones personalizadas y controladores en un archivo de

respuesta, con el cual encontraras un proceso mucho ms fcil. El siguiente

mdulo se entrar en algunos detalles.

PRCTICA 2: PRIMERA IMAGEN IBW

Crear una imagen ISO

Abrir Image Configurtion Edition - ICE


En el men seleccionar: Tools Create Media Create IBW Image with full

Distribution Share

El cuadro Create IBW Disk aparecer en pantalla. La ruta C:\Program

Files\Windows Embedded Standard 7\DSSP1 o su equivalente debe ingresarse

al cuadro de distribution share y en la parte inferior se debe introducir la ruta

destino para la imagen del sistema: D:\WES7 imagen

Click en OK, a continuacin empezar el proceso de construccin del IBW para

x86

Al culminar el proceso aparecer un cuadro preguntando si se desea abrir el

directorio del IBW. Click en SI


Crear un archivo ISO booteable

Existen diversos programas tiles para este proceso, Windows Embedded

Standard 7 incluye un generador de ISO llamado OSCDIMG.COM, pero se usar

PowerISO para continuar el proceso.

PowerISO: Es un potente herramienta de procesamiento de archivos del tipo

imgenes CD/DVD, con la cual se puede abrir, extraer, crear, editar, comprimir,

encriptar, dividir y convertir archivos ISO.

Desde el directorio creado por Imagen Builder Wizard - IBW, se debe seleccionar

todos los elementos y dar click derecho, para seguir la siguiente ruta:

PowerISOAdd to image file


Inmediatamente aparecer un cuadro preguntando si se desea guardar, se debe

Cancelar (Cancel) dicha operacin

A continuacin se mostrar el entorno de PowerISO en el cual se puede verificar

que los archivos seleccionados se encuentran en el cuadro de trabajo


En el men seleccionar la ruta: Action Boot Add Boot Information y dar

click

En el cuadro Add Boot Information, seleccionar File y modificamos las opciones

de archivo a all files (*.*) y agregar la ruta que contenga el archivo

ETFSBOOT.COM de la imagen generada por el IBW, en este caso: d:\WES7

imagen\BOOT\ ETFSBOOT.COM, click en OK


Finalmente se debe guardar el proyecto como un archivo tipo Estndar ISO

Images (*.iso), con el nombre opcional: WES7 IBW x86.iso

Instalar WES7 en una mquina virtual

Virtual Box soporta la instalacin de un sistema operativo desde una unidad

fsica (lectora de CD/DVD) o de una imagen ISO.

Aperturar VirtualBox e ingresar al modo de configuracin


Dirigirse a Configuracin Almacenamiento Controlador IDE, ah se podr

observar una unidad de disco vaca, en Atributos Unidad CD/DVD IDE

se le debe agregar el archivo WES7 IBW x86.ISO

Cerrar el cuadro de configuracin dando Click en Aceptar:


Inicializar la mquina virtual

Como la mquina virtual WES7 no tiene un SO, el sistema arrancar apuntando

al archivo .ISO

WinPE iniciar dando las opciones: Build Imagen & Deploy an Answer File

or WIM, seleccionar Build Imagen.


El Setup se iniciar para mostrar la ventana Install Windows, en Use a template

seleccionar Thin Client y dar click en Next


Leer los trminos de licencia, del caso ser conforme seleccionar la casilla de I

accept the license terms y dar click en Next

Seleccionar Idioma y dems preferencias


El Summary of drivers and features (Resumen de drivers y caractersticas)

muestra una lista detalla, pero la cual no se entender por el momento, ignorar los

drivers no seleccionados y dar click en next

Opcionalmente se puede crear una particin primaria para el SO, dando click en

Driver Options (Advanced) New


Designar 10240 MB y dar click en Apply

Seleccionar la particin primaria y dar click en next


WES7 empezar a instalarse, como parte del proceso de instalacin la mquina

virtual puede reiniciarse ms de una vez.

Complementando el proceso, se debe designar un nombre de usuario y ordenador


Opcionalmente se puede ingresar una clave al sistema, click en next

El SO se instalar en modo trial, sin necesidad de ingresar un PRODUCT KEY,

dar click en Next


En el modo trial tiene se tiene un periodo de evaluacin de 30 das, posterior a

ello el sistema empezar a apagarse cada 20 minutos, click en Next

Antes de iniciar por primera vez el SO, se debe escoger un nivel de proteccin, dar

click en Ask me later


La mquina virtual adquiere la hora y fecha del sistema real, escoger la zona

horaria dependiendo ubicacin, click en next

El sistema pide seleccionar el tipo de red a la cual se encuentra conectado, dar

click en Home Network


El SO brinda la bienvenida al nuevo entorno

El entorno Windows Embedded Standard 7 tiene una semejanza con Windows 7

Explorar y Cerrar el SO


Instalar en un Hardware Real usando un USB

Insertar un USB en blanco

Abrir la ventana de comandos (CMD) y seguir la siguiente secuencia:

diskpart

list disk

select disk

clean

create part pri

select part 1

active

format quick fs=ntfs label=wes7

assign

exit

Copiar el contenido de la carpeta generada por IBW a la memoria USB

Retirar el dispositivo USB

Introducir el dispositivo USB en el equipo destino

Ingresar a la BIOS del equipo e indicar que debe arrancar desde el dispositivo

USB

Completar el proceso de Instalacin del SO.

Debe prestar atencin a los requerimientos mnimos para el sistema. Una vez

instalado tendr que realizar una post-instalacin de los drivers no considerados.

Se realizar un detallado del proceso de instalacin mediante dispositivo USB ms

adelante.

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