Размещено на http://www.allbest.ru/

Пензенский Государственный Технологический Университет

OБЗОР ОДНОПЛАТНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Ильин И.В.

Согласно проведенным исследованиям количество одноплатных компьютеров, представленных на рынке, растет. Появляется новые модели разной стоимости, форм-фактора, производительности и стоимости.

Одноплатный компьютер - компьютер, собранный на одной печатной плате, на которой установлены микропроцессор, оперативная память, системы ввода-вывода и другие модули, необходимые для функционирования компьютера. Одноплатные компьютеры изготавливаются в качестве демонстрационных систем, систем для разработчиков или образования, или для использования в роли промышленных или встраиваемых компьютеров. В отличие от традиционных персональных компьютеров форм-фактора «desktop», одноплатные компьютеры часто не требуют установки каких-либо дополнительных периферийных плат. Такая экономия с одной стороны делает всё устройство более компактным и гораздо более дешевым за счет использования системы на кристалле, с другой стороны, расширение возможностей - смена процессора или памяти - затруднено, так как чаще всего эти компоненты напаяны на плату.

Одним из первых доступных одноплатных компьютеров стал Raspberry Pi, который на данный момент является самым популярным (продано более 5 миллионов устройств) вышедший в 2012 году. Затем стали появляется его клоны и аналоги. На сегодняшний день существует большое множество моделей одноплатных компьютеров разного размера, функциональности, производительности и стоимости. Некоторые из них являются клонами Raspberry Pi, а некоторые имеет совсем другое назначение и архитектуру.

В данной статье описаны некоторые из них, чтобы показать нынешнее многообразие одноплатных компьютеров.

Производится южнокорейской компанией Hardkernel. Оснащен четырьмя портами USB 2.0, HDMI-микро, USB-OTG портом, IR приемником, eMMC-слотом. Процессор - 64-битный SoC Amlogic S905 (четырые ядра ARM Cortex-A53) тактовая частота - 2 ГГц. ОЗУ - 2 Гб SDRAM третьего поколения. Графический ускоритель - GPU ARM Mali 450 MP3 с частотой 750 MГц. Поддерживаемые ОС - Ubuntu 16.04 и Android 5.1. Внешний вид представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - ODROID-C2

Устройство поддерживает загрузку ОС либо с модуля eMMC, либо с карты microSD: выбор производится специальным джампером.

Цена от 19$ (1 Гб ОЗУ) до 30$ (2 Гб ОЗУ), что немного дороже Raspberry Pi, но при этом устройство предоставляет более высокую производительность. Для ODROID-C2 на данный момент гораздо меньше ПО и готовых решений, чем на Raspberry Pi. Так же ODROID-C2 пока менее известен и поэтому имеет не такого развитого сообщества.[1]

BEAGLEBONE BLACK

Компьютер разработан Texas Instruments и Digi-Key. Процессор Sitara AM335Х на базе двух ядер ARM Cortex-A8 с тактовой частотой 1 ГГц. Графический процессор - SGX530. ОЗУ - 512 Мб на частоте 800 МГц. Так же на материнской плате впаяна флеш-память eMMC на 2 Гб и два порта USB 2.0. Есть микро HDMI. Устройство работает под управлением ОС Angstrцm Linux, но также поддерживаются Ubuntu и Android. Стоимость компьютера - 45$. Внешний вид представлен на рисунке 2.

Рисунок 1 - BeagleBone Black

Главным достоинством является поддержка процессором AM3359 аппаратного ускорения шифрования и наличия двух PRU (Programmable Realtime Unit) модулей: грубо говоря, это еще один процессор на общем кристалле, куда собран написанный на языке Си стек протокола для подчиненного устройства.

BeagleBone Black имеет более широкую поддержку сообщества и производителя, чем ODROID-C2. Наличие аппаратного ускорения шифрования и двух PRU дает дополнительные возможности.

Недостатком компьютера является предустановленная ОС Angstrцm Linux, которая нестабильна и имеет сильно недоработанное встроенное ПО.

Эта проблема решается установкой альтернативной ОС - Ubuntu либо Android.

ORANGE PI PC

Orange Pi PC производится китайской фирмой Xunlong. Является одним из самых известных клонов Raspberry Pi. Имеет довольно мощную конфигурацию: процессор - 4-ядерный Allwinner H3, ОЗУ - 1 Гб, графический ускоритель Mali-400MP2 600 МГц). Также компьютер обладает неплохим функционалом (3 USB-порта спецификации 2.0, AV, HDMI, Ethernet, microUSB-OTG, инфракрасный порт для управления с пульта и 40 пинов GPIO (по утверждению разработчиков, имеющих полную совместимость с Raspberry Pi). Внешний вид представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Orange Pi

Главное отличие этого устройства от аналогов - низкая цена: $15, что даже дешевле Raspberry Pi. Как и в случае с Raspberry Pi, за эту стоимость можно получить только сам компьютер. Дополнительные компоненты (блок питания, Wi-Fi-модуль, SD-карту, радиатор ЦП, корпус и т.п.) придется покупать отдельно. Чип Allwinner H3, на котором построен компьютер, имеет высокое тепловыделение (не рекомендуется использовать Orange Pi без радиатора на процессоре) и энергопотребление (рекомендуемый выходной ток блока питания - не менее 2А), но при этом показывает неплохую производительность и очень дешев. Поэтому Orange Pi не подходит для работы в автономных устройствах с тесным, замкнутым корпусом, которые питаются от аккумулятора. Благодаря низкой стоимости, Orange Pi имеет широкое распространение и обширное сообщество, почти не уступающее Raspberry Pi, поэтому поиск ПО не вызывает больших трудностей. одноплатный компьютер процессор ядро

BANANA PI

Banana Pi разработан китайской компанией «Lemaker» для общеобразовательных школ. Имеет следующие характеристики: чип Allwinner A20, ЦП: двухъядерный ARM Cortex-A7 (1000 МГц), ГП: двухъядерный ARM Mali400MP2, ОЗУ: 1 Гб DDR3. У компьютера имеются порта USB 2.0 и один USB-OTG, встроенный ИК-порт, шина расширения (26 пинов), слот SD (максимум 64 Гб), благодаря чему можно менять ОС вместе с SD-картой. Цена сравнительно высокая - $45. Внешний вид представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Banana Pi

В Banana Pi имеется гигабитный интерфейс Ethernet и порт SATA, поддерживающий жесткие диски объемом до 4 Гб. Благодаря этому Banana Pi можно использовать в составе домашнего сетевого хранилища.

Еще одно достоинство этого компьютера - поддержка множества ОС: Android 4.2, Android 4.4, Lubuntu, Raspbian, Debian, Fedora, Arch Linux, Gentoo, openSUSE, Berryboot, FreeBSD, OpenWrt,Slackware, Tiny Core Linux.

Чип Allwinner, как и в случае с Orange Pi, имеет повышенное энергопотребление и тепловыделение, поэтому использование без радиатора тоже не рекомендуется. Рекомендуемый выходной ток блока питания - не менее 2А.

INTEL GALILEO GEN2

Одноплатный компьютер разработан компанией Intel. Имеет 32-х разрядный процессор Quark SoC X1000 с тактовой частотой до 400 МГц, объем ОЗУ составляет 256 Mб (DDR3). По размерам этот компьютер несколько больше своих аналогов. Так же на плате имеются: слот для microSD-карты, Разъем питания (от 7 до 15В), Ethernet-порт (10/100), UART (6-пиновый разъем), USBclient, USBhost, Разъем DEDIPROG, ICSP (6пиновый разъем). Стоимость устройства - $45.

Внешний вид представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Intel Galileo Gen2

Как можно заметить, по своим характеристикам Galileo уступает своим аналогам и при этом недешев. Но он широко поддерживается производителем и сообществом. Существует больше количество ПО и библиотек. Так же выпускается большое количество совместимого оборудования (платы расширения, дисплея, дополнительные модули и т.д.), выпускаемое как самой компанией Intel, так и сторонними производителями. Главная особенность Intel Galileo Gen2 - возможность тесной интеграции с платами Arduino, что открывает большие возможности: работа с электронной индустрией, робототехникой, быстрое прототипирование сложных систем.

UP

UP - одноплатный компьютер от компании AAEON. Технические характеристики: ЦП: четырехъядерный Intel Atom x5-Z8350 (базовая частота 1.44 ГГц, техпроцесс 14 нм), ОЗУ: 1 - 4 Гбайт DDR3L-1600 (несъемная). Видеоконтроллер - интегрированный Intel HD Graphics. Компьютер имеет следующие интерфейсы: видеовыходы: HDMI, DSI, EDP; порты USB: 4 Ч USB 2.0 (гнезда), USB 3.0 OTG (внутренний коннектор), 2 Ч USB 2.0 (внутренний коннектор); дискретный интерфейс: GPIO 40 pin.

Главной особенностью UP'a является архитектура x86, в то время как большинство аналогов построены на платформе ARM. Благодаря этому на него можно установить ОС от десктопных компьютеров и выполнять большинство тех же задач. Производительность этого компьютера в несколько раз превосходит одноплатные компьютеры на ARM и находится на уровне бюджетных ПК. Стоимость тоже значительно выше аналогов (от $100 до $150). Внешний вид представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - UP

UP может применяться при создании дронов роботов, медиа-центров, Интернета вещей и т.д.

NANOPI NEO

Компания FriendlyARM представила NanoPi NEO в июле 2016 года. Компьютер построен на Allwinner H3 и имеет четыре ядра Cortex A7 с частотой до 1,2 ГГц и ГП Mali-400MP2. Объем ОЗУ 256 или 512 Мб DDR3. В качестве ПЗУ выступает microSD-карта. Внешний вид представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 - NanoPi NEO

NanoPi имеет один полноценный порт USB 2.0 и порт microUSB с поддержкой OTG, через который поступает питание. Еще два порта USB 2.0, ИК-порт, аналоговый аудиовыход и вход выведены на контактные площадки.

Всего имеется 24 контакта GPIO (среди них есть шины I2C, UART, SPI, PWM). Так же присутствует порт Fast Ethernet.

Особенностью NanoPi являются маленькие размеры: 40Ч40мм. Это один из самых компактных одноплатных компьютеров.

Стоимость от $8 до $10.

Заключение

Одноплатные компьютеры сейчас способны удовлетворить практически любые требования: размеры, цена, производительность. Есть модели, по размерам в два раза меньше кредитной карты (Raspberry Pi Zero за $5), есть крупные высокопроизводительные модели (Velocity Micro Edge Mini за $500). Подавляющее большинство одноплатных компьютеров построены на архитектуре ARM и ее производных из-за низкого энергопотребления, но существуют модели на архитектуре x86-64, способные работать с десктопными ОС. Так же существуют устройства со специфичными возможностями, например Beagle Bone с двумя PRU или одноплатные компьютеры от Intel, способные выполнять функции Arduino и тесно с ними интегрироваться.

В данной статье показаны наиболее известные модели разной стоимости и различного назначения, чтобы продемонстрировать все многообразие современных моделей одноплатных компьютеров.

Размещено на Allbest.ru