IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

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.

ODROID-C2

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 Angström 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 Angström 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.

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 (6-пиновый 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 × USB 2.0 (гнезда), USB 3.0 OTG (внутренний коннектор), 2 × 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: 40×40мм. 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.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Одноплатный мини-ПК Hardkernel Odroid-C2 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dnews.ru/927801, свободный. - Заголовок с экрана (дата обращения: 24.12.2016).

2. BeagleBone Black [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://amperka.ru/product/beaglebone-black, свободный. - Заголовок с экрана (дата обращения: 26.12.2016).

3. Orange Pi PC – полноценный мини-пк за 15 долларов на Linux [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://geektimes.ru/post/269444/, свободный. - Заголовок с экрана (дата обращения: 27.12.2016).

4. Banana Pi – первое знакомство [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://geekelectronics.org/raspberry-pi/banana-pi-pervoe-znakomstvo.html, свободный. - Заголовок с экрана (дата обращения: 8.01.2017).

5. Плата Intel Galileo [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://software.intel.com/ru-ru/iot/hardware/galileo, свободный. - Заголовок с экрана (дата обращения: 8.01.2017).

Код для цитирования: Скопировать