Posso estar enganado, mas os Arduinos não possuem um sistema operacional tal como conhecemos, apesar de terem algo parecido.
Em resposta a Computador sem Sistema Operacional ?
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O clock do arduino é muito lento se não me engano.
Precisa ter uma frequência de cerca de 1GHz.
Mas é isso mesmo tipo um arduino onde eu possa programar em assembly sem nenhum codigo por baixo.
So que pronto com memória na placa.
E o fundamental, a documentação completa sobre o hardware.
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Talvez vc encontre algum dispositivo na arquitetura RISCV (RISC five) que te atenda.