Одноплатные компьютеры
Сфера применения
Существует большое количество производителей, выпускающих одноплатники с использованием мобильной архитектуры ARM, мы рассмотрим некоторых, наиболее интересных из них:
Raspberry Pi
Установка операционной системы производится путём развертывания заранее подготовленного образа (скачивается на официальном сайте) на MicroSD карту, которую нужно покупать отдельно. Поддерживаемые операционные системы: Debian, Fedora, Arch Linux, Gentoo, RISC OS, Android, Firefox OS, NetBSD, FreeBSD, Slackware, Tiny Core Linux, Windows 10 IOT.
Banana Pi, Banana Pro
Фактически это клон Raspberry Pi с улучшенными характеристиками, разработан компанией «Lemaker». Banana Pi (Banana Pi M1)построен на аппаратной платформе Allwinner A20 SoC (центральный процессор ARM Cortex-A7 dual core + графический процессор ARM Mali400MP2 dual GPU core) и 1GB DDR3 SDRAM. В отличии от Raspberry Pi имеет порт SATA с отдельным разъёмом питания (поддержка жёстких дисков до 4 ТБ), сетевой интерфейс Ethernet 10/100/1000 Mbps (против 10/100 Mbps у Raspberry Pi), возможна установка отдельного Wi-Fi-модуля (USB WiFi Dongle). Так же имеется коннектор для камеры (Camera Serial Interface) и встроенный ИК-порт. Кроме цифрового видеовыхода HDMI есть LVDS connector для сенсорных дисплеев и композитный видеовыход (AV video).
Версия Banana Pro отличается наличием встроенного WiFi 802.11 b/g/n 2.4GHz, шиной расширения на 40 пин. (вместо 26 у Banana Pi), отсутствием композитного видеовыхода.
Так же существует много модификаций данной платы, например:
Доступные для установки операционные системы: Debian, Raspbian, Scratch, Lubuntu, openSUSE, ArchLinux, Bananian Linux, Android, Fedora, Kali Linux. Установка ОС возможна как на TF-карту (MicroSD), так и на внутреннюю eMMC память (для тех моделей, у которых она есть).
Orange Pi
Ещё один последователь «Малины» от китайской компании Shenzhen Xunlong Software CO, отличается очень демократичной ценой и неплохими характеристиками. Богатый модельный ряд даёт возможность выбрать одноплатник этого производителя под любые технические требования и любой бюджет: Orange Pi Zero, Orange Pi One, Orange Pi Lite, Orange Pi PC (PC2), Orange Pi PC Plus, Orange Pi Plus 2E, Orange Pi Plus (Plus 2), Orange Pi Zero Plus2, Orange Pi 2G-IOT, Orange Pi Win/ Win Plus, Orange Pi Prime, Orange Pi i96.
Рассмотрим некоторые из них:
Orange Pi Zero
Такая конфигурация делает возможным построение на её базе различных систем мониторинга и безопасности, с возможностью автономного питания (при использовании аккумулятора).
Операционные системы, доступные для установки: Android, ArchLinux, Armbian, Ubuntu, Lubuntu, Debian, Rasbian, OpenSuse, Fedora, Kali Linux.
Cubieboard
Odroid
ODROID C0
Рассмотрим некоторые из них:
ODROID C0
Младшая модель в линейке, использует Amlogic S805 (четырёхядерный Cortex-A5(ARMv7) 1.5Ghz и графика Mali-450 MP2). На борту 1Gb DDR3 SDRAM оперативной памяти, слот для подключения eMMC памяти, слот для microSD карт, 40 + 7 пиновый порт GPIO, 2 порта USB 2.0, ИК приёмник, зарядка для литиевых аккумуляторов. Плата имеет весьма компактные размеры (65х56 мм) и позиционируется производителем как платформа для создания роботов и дронов (квадрокоптеров).
ODROID C2
ODROID-XU4 / ODROID-XU4Q
Обе модели построены на базе Samsung Exynos5422 (Cortex-A15 2Ghz и Cortex-A7 восьмиядерный процессор + Mali-T628 MP6), 2Gb LPDDR3 оперативной памяти, модуль подключения чипов памяти eMMC (которая гораздо быстрее чем microSD карты), слот для MicroSD карт памяти, сеть 10/100/1000Mbps Ethernet, HDMI выход, 2 порта USB 3.0 и 1 порт USB 2.0 возможность подключения через USB Serial ATA3 адаптера для HDD или SDD дисков.
В аппаратной платформе Samsung Exynos5422 применена технология ARM big.LITTLE, которая предполагает совмещение на одном ядре нескольких высокопроизводительных процессоров и нескольких энергоэффективных. Данная технология призвана снизить энергозатраты при выполнении операций не требующих всей мощности, путём использования в таких задачах только энергоэффективных ядер, и наоборот, когда системе нужны все ресурсы в работу включаются высокопроизводительные ядра.
Дополнительные модули и аксессуары
Купив одноплатный компьютер Вам понадобится также приобрести минимально необходимый набор аксессуаров для его работы: блок питания, microSD карту памяти или модуль памяти eMMC (если у модели нет встроенной памяти) для установки операционной системы, радиатор охлаждения (если он необходим). Данный набор может поставляться как в комплекте с платой, так и отдельно. Об этих и других аксессуарах поговорим далее:
Блоки питания
Система охлаждения и корпуса
Если в комплекте поставки отсутствует охлаждение для чипов и памяти, советуем приобрести его сразу, не зависимо от того, какая нагрузка планируется на процессор одноплатника. Подобрать по размеру алюминиевый радиатор пассивного охлаждения на простой липучке не составляет особого труда, а стоит он копейки.
Одноплатные компьютеры могут использоваться для многих целей, таких как: компактный настольный ПК общего назначения; выделенный медиа-ПК для воспроизведения музыки, телевидения и фильмов; эмуляционное устройство; сервер; хобби электроника или программирование проекта; и многое другое.
Несмотря на то, что многие одноплатные компьютеры имеют одинаковую цену, на рынке одноплатных устройств существует масса конкурентов. Интересно, почему это? Не удивительно, потому что разные одноплатные компьютеры часто специализируются для разных групп и разных целей. Присоединяйтесь к нам, и мы погрузимся в большой мир одноплатных компьютеров!
Типы и модели одноплатных компьютеров
Ну, почти. В наши дни все больше одноплатных компьютеров поставляются с предустановленными операционными системами в свои хранилища (обычно это карты micro SD), поэтому вам даже не нужно беспокоиться о технических аспектах настройки. Альтернативой, как я узнал, когда наша команда создала собственный облачный сервер, были бы строки и строки кода.
Самое важное, это то, что приведенные ниже платы предназначены для очень разных целей и отличаются друг от друга. Мы проведем вас через них, чтобы вы могли почувствовать, насколько похожи эти SBC и чем они отличаются.
Так что давайте проведем вас через популярные одноплатные компьютеры, представленные на рынке, и проясним, какая плата предназначена для какого типа пользователей!
Недорогой, хорошо известный одноплатный компьютер: Raspberry Pi 3B+ ($38)
Единственным большим недостатком Pi является (как и следовало ожидать по его цене) то, что он имеет очень скудные характеристики по сравнению с другими SBC, не говоря уже о обычных компьютерах.
Для кого Raspberry Pi?
По сути, любой, кто хочет возиться с одноплатными компьютерами в первый раз, не взломав банк, или даже представить как подарок для члена семьи или друга.
Одноплатный компьютер Teeny Tiny: ODROID XU4Q ($80)
Для кого предназначен Odroid XU4Q?
Карманные любители ретро-игр, чрезвычайно малые конструкторы форм-фактора и учащимся пользователям.
Универсальный одноплатный компьютер: ASUS Tinker Board ($82)
Те из вас, кто изготавливает ваши собственные ПК, узнают имя за этой платой. И это действительно здорово, потому что ASUS делает отличную работу по созданию простой в понимании платы с цветовой кодировкой. Когда вы начинаете копаться в этом, на плате есть много чудесных нудных аспектов. Тем не менее, более ближний осмотр также покажет, что ASUS все продумала. Например, хороший объем памяти eMMC. С хранилищем непосредственно на плате вы получаете преимущество в том, что оно быстрее и надежнее, чем карта micro SD, используемая большинством плат стоимостью менее 100 долларов. Так что здесь вы можете установить свою основную ОС для стабильности!
Для кого предназначен Asus Tinker Board?
Тем кто хочет, повозиться. Цвета делают его очень удобным для пользователя по сравнению с другими платами, и там есть множество пошаговых инструкций!
Одноплатный компьютер Powerhouse: Cubieboard 5 ($ 109)
Эта плата, также называемая «cubietruck» за ее ворчание, может похвастаться мощным Cortex-A7 (это 8-ядерный процессор)! Это сделало его очень популярным среди людей, желающих построить полноценный ПК на ограниченном месте. Я видел, как они крались за телевизорами, за столами людей… некоторые действительно творческие проекты! Более того, существует множество вариантов подключения, которые вы действительно можете использовать для работы с несколькими устройствами, чтобы воспользоваться преимуществами многоядерного процессора.
Наконец, одним из самых замечательных аспектов этой платы является то, что сама конструкция имеет открытый исходный код. Так что, если вы супер всезнайка и хотите поиграться с кодом и дизайном платы, вам повезет с этим!
Для кого предназначен Cubieboard 5?
Для крупномасштабных проектов с несколькими устройствами, которые требуют многоядерной производительности. Очень редко для начинающих пользователей, но все же может использоваться для начинающих, если они хотят экспериментировать и терпеть неудачные попытки запуска на различных установках.
Одноплатный компьютер «BUT WHAT ABOUT WINDOWS»: LattePanda (129 долларов)
Не волнуйтесь, мистер Microsoft Exec, который читает наш блог. Мы не пропустили Windows-систему в этом списке. На полном серьезе, это одна из самых популярных плат у пользователей, которые хотят беспроблемного использования свой обычный ПК. Он поставляется в комплекте с самым симпатичным на рынке процессором Intel Cherry Trail Z8350 (4-ядерный процессор), а также 2 ГБ оперативной памяти DDR3L, 32 ГБ памяти и графикой Intel HD.
Это не взорвет мир, но даст вам полный опыт работы с Windows 10.
Для кого предназначен LattePanda?
Тем пользователям, которым нужен удобный и знакомый опыт, которым просто нужен компьютер с Windows в крошечном форм-факторе, без необходимости знать код.
NVIDIA или AMD: снова с одноплатными компьютерами
Ну соответственно, они снова здесь.
Не довольствуясь борьбой за наши кошельки для видеокарт (и процессоров), AMD и NVIDIA тоже рушат рынок одноплатных компьютеров!
Одноплатный компьютер AMD: UDOO BOLT V8 (
Подумайте о обычном ПК за 300-400 долларов со страницы основных деталей. Затем сожмите его в одну маленькую коробочку. Это более или менее то, что UDOO сделал с диапазоном болтов. V8 (самый мощный) в настоящее время недоступен на AliExpress, так как команда только начала отсылать их своим сторонникам по кикстартеру в этом месяце.
Спецификации? Только 4-ядерный 8-поточный AMD Ryzen V1605B, работающий на частоте 2,3 ГГц с тактовой частотой усиления до 3,6 ГГц (на одной плате!). О, и это еще не все, это идет с iGPU Radeon Vega 8, до 32 ГБ DDR4 2400 МГц, и даже имеет высокоскоростной порт M.2 на плате. Вот видео от его создателей, дающее вам краткое изложение возможностей (от их начала, до теперь успешного выпуска на рынок):
Для кого предназначен Udoo Bold?
Серьезные геймеры, которые хотят, чтобы второй компьютер работал как потоковое устройство, путешествующие рабочие, которым нужен сверхпортативный компьютер, или даже любители мультимедиа, которые хотят иметь надежный интеллектуальный концентратор для своего телевизора. Есть много возможностей с таким количеством энергии.
Одноплатный компьютер NVIDIA: Jetson AGX Xavier ($ 1299)
Вы знаете, как мы, геймеры, иногда соединяем 2 GPU вместе для повышения производительности? Ну, когда дело дошло до ИИ-вычислений, NVIDIA вспомнила эту технику и они немного сошли с ума.
Представьте себе обучающий компьютер в вашем автомобиле, который запоминает расположение дорог при движении по ним и знает, как реагировать на встречное движение. И это только один пример! Эта штука просто напичкана вычислительной мощностью, больше, чем обычная рабочая станция с графическим процессором. Потенциал этой вещи немного устрашает, если углубиться в возможности.
Для кого предназначен Jetson AGX?
Тот, кто хочет возиться с ИИ. Только не создавай Скайнет на нас.
Вывод: стоит ли покупать одноплатный компьютер?
Там действительно есть компьютер для всех, не так ли? Одноплатные компьютеры показывают, что вам не нужна высокопроизводительная система, чтобы хорошо проводить время (хотя здесь мы смотрим на вас UDOO + RTX 2080Ti, не думайте, что мы не заметили это безумие…).
Для меня я использую свой Raspberry Pi в качестве инструмента обучения, чтобы связываться с потоковыми и сетевыми приложениями (в конце концов, я делаю видеомонтаж и увлекаюсь стримами), но чаще всего это гибкость, позволяющая обладать мощью такого маленький форм-фактор, который имеет все возможности.
Но как насчет тебя? У вас есть одноплатный компьютер? Планируете ли вы купить один, чтобы сделать что-то? Дайте нам знать об этом в комментариях!
Где же все дешёвые одноплатные x86-компьютеры?
Если подумать о ретрокомпьютерах, то, скорее всего, на ум придёт что-то классическое, из 8-битных времён, или какая-нибудь игровая консоль. К разряду ретрокомпьютеров, что может показаться до крайности удивительным, относятся и рядовые PC эры DOS и Pentium. Дело в том, что в наши дни эти компьютеры занимают заметное место в жизни тех, кто хочет играть в игры для DOS и Windows 95, которым не подходят более современные операционные системы. А тот, кто хочет поиграть в такие игры, но при этом стремится обойтись без потрёпанного бежевого системника формата Mini-Tower и огромного ЭЛТ-монитора, может раздобыть и новую подходящую машину. Речь идёт о гораздо более компактных индустриальных компьютерах форм-фактора PC/104, основанных на процессорах, очень похожих на Pentium.
Почему в мире дешёвых микрочипов нет Intel?
Недавно я, благодаря публикации про современные компьютеры для старых игр, ненадолго погрузилась в тему плат стандарта PC/104. Поначалу меня прямо-таки восхитило то, что до сих пор производятся процессоры, аналогичные i486 и Pentium, и то, что на их основе делают однокристальные системы. Но меня, в то же время, удивило то, насколько дорогими могут быть платы с такими процессорами.
Платы Intel Galileo и Edison не смогли серьёзно повлиять на мировой рынок встраиваемых систем
Давайте ненадолго представим себе, что последние три десятилетия пошли по альтернативной временной линии. Это — наш вариант истории, поэтому сериал «Светлячок» никогда не закрывали. Но куда важнее тут то, что эволюция микропроцессоров пошла другим путём, так как компании ARM, совместного предприятия Acorn Computers и Apple Computer, в ней не существовало. Процессоры ARM в этой ветке истории представляли собой интересное узкоспециализированное решение, которое использовалось лишь в компьютерах серии Acorn Archimedes и больше нигде. Как выглядела бы параллельная вселенная конца 1990-х годов без ARM?
Представьте себе, что цепь событий, которая началась благодаря этой плате, никогда бы не случилась
В мире, где господствовал процессор Pentium, скорее всего, огромное количество компаний стремилось бы создать альтернативные чипы. Тогда нам были бы известны такие компании, как Intel, AMD и Cyrix. Возможно, мы знали бы о Transmeta, как о компании, где когда-то работал Линус Торвальдс. Но не было бы ничего удивительного в том, если бы мимо нас прошли бы x86-разработки компаний вроде Rise Technologies, NexGen, IDT или National Semiconductor.
Это было время, когда RISC-ядра выглядели как новый хит, поэтому некоторые из разработок этих компаний представляли собой весьма эффективные гибридные RISC/CISC-ядра, являющиеся основоположниками архитектур, которые можно обнаружить в современных настольных x86-чипах. Известно, что на рубеже 1990-2000 годов большинство этих компаний исчезли после корпоративных поглощений, поэтому сейчас выбор настольных процессоров ограничен изделиями AMD и Intel. А что если архитектура ARM не заполнила бы нишу мощных, энергоэффективных и недорогих процессорных ядер? Увидел бы мир эти процессоры, тоже не снискавшие успеха?
Весьма вероятно, что в нашем варианте истории существовали бы альтернативные x86-разработки. Возможно, в вашем Raspberry Pi стоял бы чип, выпущенный не Broadcom, а VIA или IDT. Тогда на вопросы в духе «Запустится ли на нём Windows?», которые часто задают на Raspberry Pi-форумах, был бы дан окончательный ответ. И, кроме того, на Raspberry Pi с x86-процессором можно было бы без проблем поставить практически любой Linux-дистрибутив, предназначенный для обычных компьютеров. Но, учитывая то, что история пошла не так, как мы себе придумали, предлагаю вернуться в реальный мир. Что именно компания ARM сделала правильно? Что мешает появлению чего-то вроде Raspberry Pi на x86-процессоре?
Ключ к успеху — продажа интеллектуальной собственности
Самое главное, что надо знать о компании ARM — это то, что она не является компанией, производящей полупроводниковые изделия. Это — так называемая IP-компания, бизнес-модель которой основана на продаже интеллектуальной собственности. Нельзя купить микрочипы, которые производит ARM. Вместо этого можно приобрести микроконтроллеры с ARM-ядрами, которые производит множество других компаний. А вот в мире x86, в отличие от мира ARM, нет игрока, готового свободно торговать лицензиями на производство своих процессорных ядер. В результате в среде x86-решений нет такого же разнообразия, как в среде решений, основанных на ARM. Рынок x86-процессоров выглядит не так, как рынок ARM-систем. Когда количество производителей однокристальных X86-систем составляет лишь малую долю от числа производителей ARM-систем, нет условий для конкурентной борьбы, в результате которой и появляются одноплатные компьютеры за десять долларов.
Под этой системой охлаждения микросхем скрывается одноплатный компьютер, основанный на x86-чипе
Далее — можно вспомнить об энергии, потребляемой микросхемами. Есть легенда о том, что самый первый чип ARM, полученный Acorn, мог работать, получая энергию от логических линий, пользуясь так называемым паразитным питанием, в то время как его обычное питание было отключено. Неизвестно, правда это или нет, но и в наши дни ARM-процессоры отличаются гораздо более скромными требованиями к питанию, чем даже их самые энергоэффективные x86-конкуренты. Те x86-чипы, которые достигли сравнимых с ARM уровней энергопотребления, немногочисленны и встречаются крайне редко. В результате существующие компактные x86-платы часто нуждаются в нетипичных для ARM-плат системах охлаждения и выдвигают необычные для ARM-платформ требования к электропитанию.
Если сложить теперь две вышеописанных особенности x86-систем, то перед нами предстанет образ устройств, недорогих плат, которые вполне можно создать. Но на пути этой возможности стоят, во-первых — дорогие чипсеты и сопутствующие компоненты, а во-вторых — серьёзное энергопотребление x86-решений. Эти факторы делают x86-системы неважными соперниками в конкурентной борьбе с экономичными и недорогими ARM-платформами. Правда, одной из особенностей мира высоких технологий является тот факт, что он способен не обращать внимания на то, чего от него ждут. Поэтому можно задаться вопросом о том, способно ли что-то помочь появлению доступных компактных x86-систем. Возможно, если полагаться в этом деле только на AMD и Intel, ничто не подстегнёт появление таких систем. Но кто поручится за то, что баланс сил не изменят программные реализации x86-ядер?
Появятся ли доступные компактные x86-платформы? Только время способно дать ответ на этот вопрос.
Как вы думаете, как выглядел бы современный мир, если бы в нём не было ARM?
Лучшие одноплатники на базе чипа RP2040 в 2021 году. Часть 1
С момента выхода Raspberry Pi Pico мы опубликовали несколько статей о системах на базе чипа RP2040 — от обзора возможностей одноплатника самой компании до более продвинутых систем других производителей. Сейчас их выпущено уже столько, что публиковать обзор всех подобных плат просто нет смысла. Зато можно разместить подборку лучших систем.
Некоторые из них даже меньше по размеру, чем Pico, другие — имеют больше возможностей и функций. Например, парочка плат оснащена беспроводными модулями связи. В общем, выбрать есть из чего, так что давайте посмотрим на то, что предлагает рынок.
Немного о критериях выбора плат с RP2040
Какой размер и сколько требуется пинов? У меньших по размеру плат вроде Pimoroni Tiny RP2040 меньшее количество пинов, чем у оригинальной «малинки», так что такие платы можно использовать в относительно ограниченном количестве проектов.
Нужна ли беспроводная связь? С полноценным модулем Wi-Fi и Bluetooth поставляется лишь Arduino Nano RP2040 Connect. Но помимо нее производители предлагают дополнения к Pico вроде Adafruit Airlift board или Pimoroni Pico Wireless Pack.
Экосистема. Понятно, что Raspberry Pi Pico совместима со всей экосистемой продукции Raspberry Pi Foundation. Есть и другие платы, вроде Adafruit Feather RP2040, которые совместимы с представителями продуктовой линейки FeatherWing. Возможности таких плат отличаются от возможностей оригинальной системы.
Наличие дополнительных коннекторов. Это, в первую очередь, Stemma QT, Qwiic и Grove, которые идеально подходят как для простых, так и сложных проектов. У Pico нет дополнительных коннекторов, зато они есть у плат других производителей.
Выбираем лучшие платы с RP2040 чипом
Конечно, покупая самую недорогую модель, вам придется идти на компромиссы. Во-первых, у Pico всего три analog-to-digital пина, тогда как у некоторых сторонних плат четыре или больше. Кроме того, у Pico всего 2 МБ памяти, что весьма немного, хотя и достаточно для решения многих задач.
Плюс ко всему, у Pico micro-USB коннектор, разработчики (вероятно с целью удешевления) решили не устанавливать USB-C. Тем не менее, учитывая обширную экосистему, Pico можно считать must have микроконтроллером для разработчика.
Потери в пинах GPIO компенсируются возможностью подключения LiPo / Li-Ion батареи, отличной разметкой контактов и наличием Stemma QT, плюс разъема Adafruit, который выбирают для компонентов, которые подключаются посредством I2C. Благодаря Stemma QT у нас нет проблем с подключением и полярностью, что позволяет нам сосредоточиться на проекте, а не на поиске нужных пинов.
Если вы ищете самую универсальную плату RP2040 на рынке, вы ее нашли. Конечно, стоит она дороже, чем Raspberry Pi Pico, но Adafruit Feather RP2040 — отличный продукт, который можно использовать в вашем следующем проекте.
Сytron Maker Pi Pico
За 10 долларов вы получаете просто потрясающее количество функций: кардридер micro SD, зуммер / аудиоразъем 3,6 мм, NeoPixel, контакты GPIO свободны для использования, плюс шесть разъемов Grove для работы с совместимыми компонентами. Контакты GPIO можно использовать для быстрой отладки. Включенный в комплект ESP-01 обеспечивает базовый доступ к Wi-Fi. А еще компания Cytron выпустила обновленное руководство о том, как подключить Maker Pi Pico к беспроводной сети. За 10 долларов сложно найти что-то получше.
Низкая стоимость и простота использования QTPy RP2040 — не единственные преимущества платы. Здесь есть еще форк Adafruit MicroPython, CircuitPython, со множеством библиотек для работы с компонентами Stemma QT / Qwiic. Даже если у вас уже есть Raspberry Pi Pico, QTPy RP2040 все равно должен быть частью вашего проекта.
Плата подходит не для всех проектов, поскольку с обратной стороны тоже есть элементы, включая систему на кристалле. Распиновка нестандартная, так что плата несовместима с экосистемой Pico. Но все это неважно, если вы разрабатываете уникальный проект, где необходимы лишь возможности Tiny 2040. В этом случае небольшой размер и обширный спектр функций становятся преимуществами.
