Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Raspberry Pi является недорогой одноплатный компьютер используется для обучения информатике . [1]

Одноплатный компьютер ( SBC ) является полным компьютер построен на одной печатной плате , с микропроцессором (ами), памяти , ввода / вывода (I / O) и других функций , необходимых функционального компьютера. Одноплатные компьютеры обычно изготавливаются как демонстрационные или развивающие системы, для образовательных систем или для использования в качестве встроенных компьютерных контроллеров . Многие типы домашних или портативных компьютеров объединяют все свои функции на одной печатной плате .

В отличие от настольного персонального компьютера , одноплатные компьютеры часто не используют слоты расширения для периферийных функций или расширения . Одноплатные компьютеры были построены с использованием широкого спектра микропроцессоров . Простые конструкции, например, созданные любителями компьютеров, часто используют статическую RAM и недорогие 8- или 16-битные процессоры. Другие типы, такие как блейд-серверы , будут работать так же, как серверный компьютер, только в более компактном формате.

Компьютер-на-модуле представляет собой тип одноплатного компьютера из для подключения к плате, несущей плинтус или объединительной платы для расширения системы. [2] [3]

История [ править ]

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 единой печатной плате , 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 выпуск журнала Radio-Electronics за 1976 г. ), названный «dyna-micro», был основан на Intel C 8080 A, а также использовал первое EPROM Intel , C1702A. Dyna-микро был ребрендинг по E & L инструментами Дерби, штат Коннектикут, в 1976 году в качестве « MMD-1 » (Mini-Micro Designer 1) и был сделан известным в качестве примера микрокомпьютера в очень популярной 8080 « BugBook серии» время. SBC также играли важную роль в ранней истории домашних компьютеров , например, в Acorn Electron и BBC Micro . Другие типичные ранние одноплатные компьютеры, такие какКИМ-1 часто поставлялись без кожуха , который должен был быть добавлен владельцем. Другими ранними примерами являются Ferguson Big Board , Ampro Little Board [4] и Nascom .

По мере того как рынок ПК становился все более распространенным, в компьютерах использовалось все меньше SBC. Основные компоненты были собраны на материнской плате , а периферийные компоненты, такие как контроллеры жестких дисков и графические процессоры, были расположены на дочерних платах . 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 дисковых накопителей, включая IDE , SATA , NVMe , RAID , интегрированный графический процессор , Ethernet и традиционные устройства ввода-вывода, такие как последовательный порт.и поддержка параллельного порта , USB и клавиатуры / мыши. Подключаемые карты теперь чаще представляют собой высокопроизводительные видеокарты (на самом деле графические сопроцессоры), высокопроизводительные RAID-контроллеры и специализированные карты ввода-вывода, такие как платы сбора данных и DSP (процессор цифровых сигналов).

Приложения [ править ]

Гнездо 3 на основе 486 СБК с источником питания и плоский экран

Одноплатные компьютеры стали возможны благодаря увеличению плотности интегральных схем . 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.

Встроенные SBC - это устройства, обеспечивающие все необходимые операции ввода-вывода без дополнительных плат. Приложения обычно - это игры (игровые автоматы, видеопокер), киоски и автоматизация управления машинами . Встроенные SBC намного меньше, чем материнские платы типа ATX, используемые в ПК, и обеспечивают сочетание ввода-вывода, более ориентированное на промышленное применение, такое как встроенный цифровой и аналоговый ввод-вывод, встроенная загрузочная флеш-память (устраняя необходимость в нужен дисковод ), видео нет и т. д.

Термин «одноплатный компьютер» в настоящее время обычно применяется к архитектуре, в которой одноплатный компьютер подключается к объединительной плате для обеспечения плат ввода-вывода. В случае 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 устанавливаются в стойку для управления процессами или встраиваются в другие устройства для обеспечения управления и взаимодействия. Они используются в глубоководных исследованиях с помощью глубоководных зондов ALICE и в открытом космосе, на ракетах Ariane и Pegasus, а также на космических шаттлах . [6] Благодаря очень высокому уровню интеграции, уменьшенному количеству компонентов и уменьшенному количеству разъемов, SBC часто меньше, легче, энергоэффективнее и надежнее сопоставимых многоплатных компьютеров. [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 [ править ]

Одна из распространенных разновидностей одноплатных компьютеров использует стандартные компьютерные форм-факторы, предназначенные для использования в корпусе объединительной платы . Некоторые из этих типов - это 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 материнской платой., за исключением того, что объединительная плата определяет конфигурацию слота. Объединительные платы доступны с различными разъемами (ISA, PCI, PCI-X, 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, позволяющие собирать стек монтажных плат, каждая из которых содержит оборудование расширения, без традиционной объединительной платы. Примеры стекирования форм-факторов SBC включают PC / 104 , PC / 104- Plus , PCI-104 , EPIC 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 . Платы жестких дисков 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 хранения, а во-вторых, потому что SBC может вообще не требовать жесткий диск, как большинство могут быть загружены из своих сетевых подключений.

Форм-факторы [ править ]

  • AdvancedTCA
  • CompactPCI
  • Встроенный компактный расширенный (ECX)
  • Mini-ITX
  • Multibus
  • PC / 104
  • PICMG
  • Пико-ITX
  • PXI
  • Qseven
  • VMEbus
  • VPX
  • VXI
  • 96Boards (CE, EE, EETV и IE)

См. Также [ править ]

  • Компьютер на модуле
  • Встроенная система
  • Список вычислительного оборудования с открытым исходным кодом
  • Подключите компьютер
  • Одноплатный микроконтроллер

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Стратегия фонда 2016–2018» (PDF) . Raspberry Pi . Фонд Raspberry Pi. С. 3–5 . Проверено 26 ноября +2016 .
  2. ^ «SBC на основе COM: превосходная архитектура для встраиваемых систем с малым форм-фактором» (PDF) . Diamond Systems Corp . Проверено 27 декабря +2016 .
  3. ^ «Внедрение высокопроизводительного оборудования для встроенных вычислений» (PDF) . Trenton Systems, Inc. 1 сентября 2016 г., с. 13–15 . Проверено 26 ноября +2016 .
  4. ^ "Ampro Little Board" .
  5. ^ Winn Rosch, Hardware Библия Fifth Edition , Que, 1999 ISBN 0-7897-1743-3 стр. 50-51 
  6. ^ "Одноплатные компьютерные периферийные устройства" . Newmicros . Проверено 7 июля 2017 года .
  7. ^ "Решение печатной платы UHF RFID" . Волшебный ремешок. Январь 2012. с. 4 . Проверено 26 ноября +2016 .