Одноплатный компьютер - Single-board computer

В Raspberry Pi это недорогой одноплатный компьютер, используемый для обучения Информатика.[1]

А одноплатный компьютер (SBC) является полным компьютер построенный на едином печатная плата, с участием микропроцессор (s), объем памяти, ввод, вывод (I / O) и другие функции, необходимые для работоспособного компьютера. Одноплатные компьютеры обычно производятся как демонстрационные или развивающие системы, для образовательных систем или для использования в качестве встроенные компьютерные контроллеры. Многие виды домашние компьютеры или портативные компьютеры объединить все свои функции в единый печатная плата.

В отличие от рабочего стола персональный компьютер, одноплатные компьютеры часто не полагаются на Слоты расширения для периферийных функций или расширение. Одноплатные компьютеры были построены с использованием широкого спектра микропроцессоры. Простые конструкции, например, созданные любителями компьютеров, часто используют статическая RAM и недорогие 8- или 16-битные процессоры. Другие типы, такие как блейд-серверы, будет работать аналогично сервер компьютер, только в более компактном формате.

А компьютер на модуле одноплатный компьютер, предназначенный для подключения к несущей плате, основной плате или объединительная плата для расширения системы.[2][3]

История

Один из первых 10 MMD-1, опытный образец, произведенный E&L Instruments в 1976 году. «Dyna-micro» / «MMD-1» был первым в мире настоящим одноплатным компьютером. MMD-1 имел все компоненты на одном печатная плата, включая память, ввод / вывод, пользовательское устройство ввода и дисплей. Для программирования и запуска MMD-1 не требовалось ничего внешнего по отношению к одной плате, кроме питания. Первоначальный дизайн ММД-1 назывался «дина-микро», но вскоре он был переименован в «ММД-1».

Первый настоящий одноплатный компьютер (см. Майский номер 1976 г. Радиоэлектроника ) под названием «dyna-micro» был основан на Intel C8080 A, а также использовал первые EPROM, C1702A. В dyna-micro был переименован E&L инструменты Дерби, Коннектикут, в 1976 году как "ММД-1 "(Mini-Micro Designer 1) и прославился как образец микрокомпьютера в очень популярном 8080"BugBook "того времени. ИПК также играли важную роль в ранней истории домашние компьютеры, например в Желудь Электрон и BBC Micro. Другие типичные ранние одноплатные компьютеры, такие как КИМ-1 часто поставлялись без ограждение, который должен был быть добавлен владельцем. Другими ранними примерами являются Фергюсон Биг Борд, маленькая доска Ampro,[4] и Nascom.

По мере того как рынок ПК становился все более распространенным, в компьютерах использовалось все меньше SBC. Основные компоненты были собраны на материнская плата, а периферийные компоненты, такие как контроллеры жестких дисков и графические процессоры, были расположены на дочерние платы. Появление в последнее время передовых наборов микросхем, обеспечивающих большинство функций ввода-вывода в виде встроенных компонентов, позволяет производителям материнских плат предлагать материнские платы с вводом-выводом, традиционно обеспечиваемым дочерними платами. Большинство материнских плат для ПК теперь предлагают встроенную поддержку дисководов, в том числе IDE, SATA, NVMe, RAID, интегрированный GPU, Ethernet, и традиционный ввод / вывод, такой как Серийный порт и параллельный порт, USB и поддержка клавиатуры / мыши. Плагин-карты теперь более производительны видеокарты (действительно графические сопроцессоры), high-end RAID-контроллеры и специализированные карты ввода-вывода, такие как получение данных и платы DSP (цифровой сигнальный процессор).

Приложения

А розетка 3 на базе 486 SBC с блоком питания и плоским экраном

Одноплатные компьютеры стали возможны благодаря увеличению плотности интегральные схемы. Одноплатная конфигурация снижает общую стоимость системы за счет уменьшения количества требуемых печатных плат и исключения разъемов и схем управления шиной, которые в противном случае использовались бы. Объединяя все функции на одной плате, можно получить систему меньшего размера, например, как в портативных компьютерах. Разъемы - частый источник проблем с надежностью, поэтому одноплатная система устраняет эти проблемы.[5]

Одноплатные компьютеры теперь обычно делятся на две разные архитектуры: без слотов и с поддержкой слотов.

Встроенный SBC - это блоки, обеспечивающие все необходимые операции ввода-вывода без дополнительных плат. Приложения, как правило, - это игры (игровые автоматы, видеопокер), киоски и управление автоматами. автоматизация. Встроенные SBC намного меньше, чем Материнская плата типа ATX находящиеся в ПК, и обеспечивают сочетание ввода-вывода, более ориентированного на промышленное применение, например, бортовой цифровой и аналоговый ввод-вывод, встроенную загрузочную флеш-память (устраняя необходимость в дисковод ), нет видео и т. д.

Термин «одноплатный компьютер» теперь обычно применяется к архитектуре, в которой одноплатный компьютер подключается к объединительная плата для обеспечения карт ввода / вывода. На случай, если PC104, шина не является объединительной платой в традиционном смысле, а представляет собой серию штыревых разъемов, позволяющих объединять платы ввода-вывода в стек.

Одноплатные компьютеры чаще всего используются в промышленных условиях, где они используются в монтаж в стойку формат для управления процессом или встроенный внутри других устройств для обеспечения управления и взаимодействия. Они используются в глубоководных исследованиях на глубоководных зондах ALICE и в открытом космосе на Ариана и Пегас ракеты и Космический шатл.[6] Благодаря очень высокому уровню интеграции, уменьшенному количеству компонентов и уменьшенному количеству разъемов, SBC часто меньше, легче, более энергоэффективны и более надежны, чем сопоставимые многоплатные компьютеры.[7]

Основное преимущество материнской платы ATX по сравнению с SBC - это стоимость. Материнские платы производятся миллионами для потребительского и офисного рынков, что дает огромную экономию на масштабе. Одноплатные компьютеры занимают рыночную нишу и производятся реже и по более высокой стоимости. Материнские платы и SBC теперь предлагают одинаковые уровни интеграции функций, что означает, что отказ материнской платы в любом из стандартов потребует эквивалентной замены.

Типы, стандарты

Одна из распространенных разновидностей одноплатных компьютеров использует стандартизированные компьютерные форм-факторы предназначен для использования в объединительная плата корпус. Некоторые из этих типов CompactPCI, PXI, VMEbus, VXI, и PICMG. SBC были построены на основе различных внутренних структур обработки, включая архитектуру Intel, многопроцессорные архитектуры и системы обработки с низким энергопотреблением, такие как RISC и SPARC. В мире ПК Intel интеллектуальные схемы и схемы интерфейса / управления размещаются на съемной плате, которая затем вставляется в пассивную (или активную) объединительную плату. Конечный результат аналогичен созданию системы с материнская плата, за исключением того, что объединительная плата определяет конфигурацию слота. Объединительные платы доступны с различными разъемами (ISA, PCI, PCIX, PCI-Express и т. Д.), Обычно их всего 20 или меньше, что означает, что они подходят для установки в 19-дюймовую стойку (шасси шириной 17 дюймов).

Некоторые одноплатные компьютеры имеют разъемы, которые позволяют собирать стек печатных плат, каждая из которых содержит оборудование расширения, без традиционной объединительной платы. Примеры штабелирования форм-факторов SBC включают: PC / 104, ПК / 104-Плюс, PCI-104, ЭПИЧЕСКИЙ, и EBX; эти системы обычно доступны для использования во встроенных системах управления.

Модули SBC стекового типа часто имеют память на сменных картах, таких как SIMM и DIMM. Жесткий диск печатные платы также не учитываются для определения того, является ли компьютер SBC или нет, по двум причинам, во-первых, потому что жесткий диск рассматривается как единый блок памяти, а во-вторых, потому что SBC может вообще не требовать жесткий диск, поскольку большинство из них может быть загрузился из своих сетевых подключений.

Форм-факторы

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Стратегия фонда 2016–2018» (PDF). Raspberry Pi. Фонд Raspberry Pi. стр. 3–5. Получено 26 ноября 2016.
  2. ^ «SBC на базе COM: превосходная архитектура для встраиваемых систем малого форм-фактора» (PDF). Diamond Systems Corp. Получено 27 декабря 2016.
  3. ^ «Внедрение высокопроизводительного оборудования для встроенных вычислений» (PDF). Trenton Systems, Inc. 1 сентября 2016 г., с. 13–15.. Получено 26 ноября 2016.
  4. ^ "Ampro Little Board".
  5. ^ Винн Рош, Аппаратная Библия пятое издание, Que, 1999 ISBN  0-7897-1743-3 стр. 50-51
  6. ^ «Периферийные устройства для одноплатных компьютеров». Newmicros. Получено 7 июля, 2017.
  7. ^ "Решение для печатных плат UHF RFID". Волшебный ремешок. Январь 2012. с. 4. Получено 26 ноября 2016.