Что выбрать — одноплатный компьютер или процессорный модуль с ARM или х86 процессором

Современные технологии неустанно нас удивляют. Раньше мы пользовались компьютерами, жесткие диски которых стоили десятки тысяч долларов, а перевозились исключительно с помощью самолета. Все меняется, теперь такой компьютер может поместиться на одной руке младенца, останется еще место для второго. В данной статье будет затронута тема одноплатных компьютеров, в чем их плюсы и минусы, какой стоит приобрести для личного пользования, и вообще - стоит ли оно того? Статья рекомендуется для начинающих пользователей операционной системы Linux. Если вы такую не знаете, то вас встретят большие трудности.

Самые популярные мини-компьютеры

Для начала стоит определиться, что же собой представляет подобный компьютер? Одноплатный компьютер состоит из следующих элементов: процессор, оперативная память, выводы контактов, различные контроллеры, например, Ethernet - они лишь вспомогательные, поэтому их комплектация у разных производителей тоже разная.

Процессор используется мобильный, как правило, архитектуры ARM. Почему такой? Все из-за соображений энергоэффективности, скорости работы и соотношения "цена / быстродействие". Подобные процессоры не только выигрывают на рынке мобильных устройств, но и здесь, потому что никакой видеокарты у одноплатного компьютера нет, есть лишь интегрированное графическое ядро прямо в самом процессоре. Наиболее распространенным является Mali-400ml (во многих телефонах 2013 года именно такое).

Оперативная память обычная, как правило, DDR3, если повезет, то DDR4, все зависит от цены компьютера. На рынке данных устройств все зависит от того, сколько вы планируете потратить, поэтому в следующем пункте статьи мы расскажем про главных конкурентов данного рынка.

Одноплатный компьютер Windows

Итак, как уже говорилось, самых популярных конкурентов на данном рынке не так уж и много, поскольку товар этот весьма специфический. Представьте себе плату с электронными компонентами, а на ней есть позолоченный вывод. Многие люди от такого просто сойдут с ума, мол, что с этим делать? Поэтому подобные вещи берут исключительно или начинающие программисты, или гики, хотя разница между ними лишь во времени, проведенном за компьютером.

На рынке одноплатных компьютеров существует два самых больших конкурента:

1. Raspberry Pi. Линейка программируемых микрокомпьютеров, способных выполнять работу любой сложности. Самая дешевая версия стоит примерно одну тысячу российских рублей.
2. Orange Pi. Прямой аналог вышеуказанной платы, но преимущество данной компании в том, что имеется весьма большая линейка компьютеров - от сверхмаленьких до полноразмерных. Самый дешевый образ стоит 400 рублей, причем почти не уступает главному конкуренту во всем.

На любой из данных компьютеров можно установить специальную версию Windows под ЦИСК). Какой больше подходит именно для вас, решать вам, потому что одноплатный компьютер - не только специфическая вещь, но и весьма интимная, т. к. определенная модель заточена, опять же, на определенное выполнение задач. Заказать можно как на официальном сайте, так и на любом сайте-посреднике в России.

Можно ли создать одноплатный компьютер своими руками?

Пожалуй, множество людей задавалось подобным вопросом. Скажем сразу: да и нет. Возможно, что вы очень умелый техник и сможете создать нечто подобное, однако занимать оно будет куда больше места. Маленький размер - это именно преимущество подобных компьютеров.

В заключение

Надеемся, что вам понравилась данная статья про одноплатные компьютеры. Также стоит заметить следующее. Подобные устройства на архитектуре ЦИСК достаточно хорошо работают лишь на серверной версии Linux, а с Windows все еще не так гладко, поэтому если вы готовы к трудностям, связанным с изучением новой ОС, то одноплатный компьютер определенно для вас.

Рис. 1. Внешний вид компьютера РС/104 с дочерними платами

Сегодня вычислительные системы проникли во все сферы жизне­деятельности человека: высокопроизводительные встраиваемые системы используются в абсолютно разных областях, начиная от управления производственными линиями и заканчивая медицинским оборудованием. Чтобы сделать грамотный выбор в пользу той или иной встраиваемой системы, необходимо прежде всего проанализировать такие показатели, как производительность и архитектура процессора, реализованные интерфейсы, потребляемая энергия, используемое программное обеспечение (ПО), стоимость и время разработки.

Понятно, что процесс проектирования становится все более сложным. Используемые встраиваемые системы часто должны поддерживать определенные интерфейсы, требуемые ПО конечного пользователя, работать при экстремальных температурах и обеспечивать низкое энергопотребление с высокой производительностью в удаленном и необслуживаемом оборудовании с соответствующей надежностью.

Разработчики должны ориентироваться в технических и организационно-коммерческих вопросах, влияющих на проектирование, чтобы выбрать оптимальное решение. Правильно оценив все требования к разработке, инженеры в конечном итоге отдают предпочтение наиболее подходящему форм-фактору для создания системы. Технические и организационно-коммерческие нюансы могут иметь одинаковый приоритет при определении алгоритма проектирования системы, поэтому они должны рассматриваться разработчиком в комплексе: так, например, нужно одинаково учитывать и производительность процессора, и набор интерфейсов, и время разработки, повторяющиеся и единовременные затраты на инженерные работы, возможность обновления, а также иные факторы. Отметим, что подробное техническое задание поможет значительно снизить количество возможных вариантов разработки системы в каждом конкретном случае.

Какой форм-фактор лучше всего подходит для разрабатываемой системы?

Одноплатные компьютеры и процессорные модули могут предложить сходные возможности, предполагая при этом совершенно различные пути разработки для достижения требуемой производительности. Долгосрочное влияние принятого решения является существенным и связывает выбранный форм-фактор с жизненным циклом продукта. Выбор форм-фактора для создания системы может сильно ограничить требование по совместимости с существующими системами, в отличие от того, если бы система создавалась с чистого листа.

Одноплатные компьютеры - это готовое решение, которое позволяет исключить этап разработки и производства в случае применения процессорных модулей для создания несущей платы, следовательно, разработчики системы концентрируются только на программных вопросах. Это решение позволяет максимально быстро вывести продукцию на рынок, однако оно обладает и более высокой стоимостью. Так как одноплатные компьютеры выпускаются с учетом максимально возможного удовлетворения всех требований заказчика, то здесь не избежать избыточности по поддерживаемым интерфейсам: их количеству, объему установленной памяти и т. п. Также надо учитывать, что жизненный цикл системы будет ограничен сроком производства конкретного одноплатного компьютера, используемого в этой системе. При его снятии с производства придется обновлять и свою систему с учетом отличий нового компьютера от устаревшего, например, иное расположение разъемов интерфейсов на плате компьютера. На рынке встраиваемых систем получили широкое распространение следующие форм-факторы одноплатных компьютеров: 3,5″ (146×102 мм), 2,5″(100×72 мм, альтернативное название Pico ITX) и РС/104 (96×90 мм).

Особое внимание стоит уделить одноплатным компьютерам стандарта РС/104. Дочерние платы, или модули расширения для компьютеров РС/104, имеют те же размеры 96×90 мм, что и плата компьютера, и объединяются с ней жестко определенными стандартом интерфейсами (рис. 1) PCI, PCI Express (PCIe) и ISA (в более ранних версиях). Таким образом, стандарт РС/104 позволяет избежать необходимости в собственной разработке несущей платы и более оптимально сконфигурировать компьютер, используя модули различных производителей. Следует отметить, что за долгое время существования стандарта РС/104 множество производителей разработало огромное количество различных по назначению и выполняемым функциям модулей. Дополнительная свобода от конкретной платы компьютера обеспечивается тем, что в РС/104 разъемы интерфейсов на корпусе соединены с платой компьютера или модулем расширения с помощью кабелей. Ограничением в применении одноплатных компьютеров РС/104 является использование процессоров небольшой мощности. Потребляемая мощность одноплатного компьютера РС/104 должна быть не более 25 Вт, и связано это с ограничением по нагрузке используемых межплатных разъемов в стандарте РС/104 . Еще одной сложностью является то, что используются процессоры в основном архитектуры х86 из-за применяемых в стандарте РС/104 интерфейсов. Совсем недавно в ARM-процессорах стали использовать PCIe интерфейс, а ранее для применения ARM в одноплатных компьютерах РС/104 приходилось использовать дополнительные микросхемы для реализации интерфейсов PCI, PCIe и ISA .

Процессорные модули (рис. 2) как компоненты, устанавливаемые на печатную плату, оптимально устраняют избыточность системы. Разработчик может максимально точно следовать требованиям технического задания, учитывая размер печатной платы, ее форму, размещение интерфейсов и типы используемых разъемов, и применить при этом только ту периферию на несущей плате, которая необходима для данной системы. Благодаря стандартизации модулей существует возможность простой модификации системы путем замены модулей на несущей плате. Таким образом, можно осуществить более тонкую настройку системы под требования заказчика и выпускать версии системы с более или менее производительными процессорами или даже менять архитектуру процессора путем простой замены модуля. Благодаря взаимозаменяемости модулей обеспечивается легкое обновление системы при появлении новых процессоров, а это также продлевает жизненный цикл изделия, делает его свободным от устаревания и снятия с производства конкретного модуля и устраняет зависимость от одного производителя.

Рис. 2. Виды процессорных модулей

Так же, как и у одноплатных компьютеров стандарта РС/104, для процессорных модулей учитываются ограничения по мощности. Для модулей COM Express жестких стандартов не установлено, но значение потребляемой мощности определяется характеристиками межплатных разъемов. Оно соответствует примерно 50 Вт для модулей Type 2, Type 6 и Type 7 и 25 Вт для Type 10 (Mini COM Express), так как данный тип модулей использует только один разъем в отличие от предыдущих . Строго ограничивают потребляемую модулем мощность стандарты Qseven - до 12 Вт и SMARC (Smart Mobility ARChitecture) - до 15 Вт. .

Насколько низким должно быть энергопотребление разрабатываемой системы?

Производительность процессора напрямую связана с энергопотреблением: процессоры с более низкой производительностью требуют меньше энергии. Кроме того, выбор процессора зависит также от системы охлаждения. Меньше ограничений накладывает активная система охлаждения, позволяя выбрать процессор необходимой производительности. Когда же система ограничена пассивным безвентиляторным охлаждением, в приоритете будут процессоры с низким энергопотреблением, и жертвовать придется производительностью процессора из-за ограничений по массо-габаритным параметрам системы охлаждения.

В области малой мощности CISC (complex instruction set computer, компьютер с полным набором команд) платформа x86 исторически проигрывала архитектуре RISC (reduced instruction set computer, компьютер с сокращенным набором команд), на которой построены процессоры ARM. Более простая архитектура ARM имеет небольшую площадь кристалла и существенно меньше потребляет энергию. Это преимущество позволило данным процессорам занять ведущее место среди форм-факторов с минимальными размерами. Стандарты Qseven и SMARC изначально разрабатывались с учетом особенностей архитектуры ARM. Тем не менее развитие платформы x86 продолжается, и сегодня разработчики имеют доступ к малопотребляющим x86 моделям. Новые процессоры обеспечивают более высокую производительность, чем у предыдущего поколения x86, при этом потребляя менее 10 Вт. Это позволило использовать новые малопотребляющие процессоры x86 в модулях Qseven и SMARC и создать новый модуль COM Express Mini (Type 10), который обеспечивает преемственность стандарта COM Express в меньшем по размеру модуле.

Выбор операционной системы и ПО

На выбор архитектуры процессора, установленного на модуле или в одноплатном компьютере, влияет операционная система. И наоборот, если инженер ограничен в выборе операционной системы, это может повлиять на выбор используемого процессора.

Linux - наиболее универсальная операционная система. Она поддерживает как x86, так и ARM процессоры. Традиционно при применении ARM использовались Linux и построенная на ее основе Android. И только совсем недавно Microsoft портировала Windows для архитектуры ARM. Многие производители одноплатных компьютеров и процессорных модулей с процессорами ARM ограничиваются поддержкой Linux, что накладывает ограничения на используемую операционную систему. В рассматриваемом случае более универсальными оказываются x86 процессоры. Они поддерживаются и Linux, и Windows, а при необходимости использовать VxWorks или QNX чаша весов будет склоняться в сторону x86 процессоров, так как эти операционные системы поддерживают только некоторые ядра архитектуры ARM. В пользу Windows, даже при том, что она увеличивает стоимость системы, говорит огромный объем ПО, системы разработки и отладки, написанные под эту ОС, и профессиональная поддержка.

Факторы, влияющие на стоимость системы

Стоимость системы формируется сложным многообразием факторов. Например, можно предположить, что стоимость зависит от размера модуля или одноплатного компьютера, мотивируя это тем, что на меньшей печатной плате установлено меньше компонентов. Тем не менее в действительности меньший модуль может быть дороже, чем модуль большей площади. Технические характеристики, модель с одноядерным или четырехъядерным процессором и реализованные интерфейсы ввода/вывода являются теми условиями, которые будут определять общую стоимость платы.

Ресурсы, потраченные на разработку и отладку, стоимость используемого ПО и оборудования - все это, в свою очередь, скажется на стоимости решения. Рассмотрим модули COM Express Basic, Compact и Mini форм-факторов с одним и тем же установленным процессором. У модуля Mini меньше площадь печатной платы, но могут потребоваться те же функции, что в Basic и Compact модулях. Чтобы их эффективно реализовать, понадобятся дополнительные слои печатной платы, а это дорогостоящая и кропотливая инженерная работа, увеличивающая время разработки и, соответственно, стоимость производства.

Инженерные затраты обычно выстраиваются таким образом: наиболее дорогостоящими являются полностью сформированные, готовые к использованию одноплатные компьютеры PC/104 (из-за плотности монтажа на печатной плате), затем идут одноплатные компьютеры 3,5″ и Pico ITX, близко по стоимости к ним находятся модули стандарта COM Express. Модули SMARC и Qseven имеют меньше компонентов и, как правило, имеют более низкую функциональность, чем COM Express, что заметно уменьшает их стоимость.

Для оценки полной стоимости системы нельзя оставлять без внимания ресурсы, потраченные на разработку, отладку и тестирование несущей платы для решения на процессорных модулях. Данное решение (несущая плата + процессорный модуль) начинает выигрывать по стоимости после превышения определенного количества изделий, когда стоимость разработки и отладки несущей платы начинает компенсироваться более дешевым производством несущей платы из-за более простой структуры и меньшим количеством реализованных интерфейсов по сравнению с одноплатным компьютером.

Нельзя забывать и о рабочем температурном диапазоне модулей и одноплатных компьютеров. Использование компонентов с так называемым индустриальным температурным диапазоном –40…+85 °С и последующие температурные тесты могут увеличить стоимость в 1,5 раза по сравнению с коммерческими моделями 0…+70 °С. Поэтому нельзя пренебрегать возможностью смягчить требования к рабочему температурному диапазону даже на 10…20 °С: так, рабочий температурный диапазон –20…+75 °С значительно снизит стоимость решения по сравнению с –40…+85 °С. Также стоит обратить внимание, что минусовой диапазон –40…–20 °С больше влияет на стоимость, чем плюсовой диапазон +60…+85 °С.

Выбор оптимального варианта

При жестких сроках сдачи работы, когда, например, на реализацию проекта дается не более полугода и времени на разработку несущей платы не остается, возникает необходимость использовать одноплатный компьютер. Одноплатный компьютер - это фактически готовая система, от вас требуется только добавить питание, подключить нужные интерфейсы, установить и отладить ПО.

Такое же решение в пользу одноплатного компьютера, очевидно, принимается при небольших количествах разрабатываемой системы - (например, 100 шт.), когда затраты на разработку и производство несущей платы явно превысят выгоду от применения процессорного модуля по сравнению с одноплатным компьютером.

Если необходимо обеспечить длительное время использования системы, например от 10 лет, то решение с большой вероятностью будет принято в пользу применения процессорного модуля. Жизненный цикл одноплатного компьютера напрямую зависит от жизненного цикла важнейших компонентов, установленных на плате компьютера, снятие с производства которых делает нецелесообразным модификацию машины и, следовательно, также ведет к снятию ее с производства. Такими важнейшими компонентами являются чипсет и процессор. Для примера, максимальный период производства серии Embedded компании Intel составляет всего 7 лет. Длительный жизненный цикл системы обеспечивается простой заменой устаревших процессорных модулей на разработанной вами несущей плате.

Еще сложнее сделать выбор между х86 процессорами и ARM. Как было рассмотрено ранее, немаловажную роль здесь сыграет применяемое ПО и энергопотребление системы. Windows и отсутствие жестких ограничений говорит о целесообразности использования х86 процессоров, а Linux и экстремально низкое энерго­потребление - об ARM.

Итак, как было продемонстрировано выше, обычно у разработчика имеется несколько работоспособных вариантов создания системы. Целью же данной статьи было обратить внимание на основные факторы и помочь расставить правильные приоритеты для выбора наиболее оптимального варианта решения.

Одноплатные компьютеры - устройства, которые собраны на одной лишь «материнке». На последней установлены все необходимые детали: микропроцессор, оперативная память, способы ввода данных и их вывода, другие модули, нужные для полноценной работы устройства. Зачастую одноплатные ПК используются (и, соответственно, разрабатываются) как демонстрационная система или же приспособление для образования. Нередко их применяют в промышленной сфере.

Если говорить о стандартных компьютерах типа «дектоп», то при сравнении с описываемым, последний не требует установки периферийных плат. В зависимости от модели, некоторые варианты выпускаются в виде небольшой «материнки», оснащенной памятью и процессором. Такую плату можно подключить к внутренней магистрали. Это позволит увеличить доступные характеристики, а также воспользоваться дополнительными разъемами.

Довольно часто требуется защита различных деталей. Необходимо, чтобы они компактно располагались рядом друг с другом. Именно поэтому стали популярными одноплатные компьютеры. Такое решение позволит сделать устройство небольшим по размеру и совсем недорогим. Но система на кристалле имеет и свои недостатки. Например, сменить процессор или увеличить память не получится, зачастую эти детали припаяны.

Аппаратные одноплатные платформы

Сравнение одноплатных компьютеров с аппаратными платформами поможет понять, чем отличаются устройства друг от друга. Нередко пользователи и потребители путают их между собой. Платформа - обычный микроконтроллер, который нельзя называть полноценным компьютером. На ней не установлена операционная система, поэтому пользователь не может взаимодействовать с устройством, как с обычным ПК.

Нередко аппаратные платформы используют для строения роботов, а также создания простых автоматических систем. По сути, главная задача подобного приспособления - управлять другими устройствами. Можно сказать, что аппаратная платформа - не более чем альтернатива одноплатной системы. Назвать их аналогами нельзя.

Для чего необходим одноплатный компьютер?

Некоторые пользователи почему-то считают, что одноплатный компьютер не способен выполнять многие функции. Однако его спектр решаемых задач велик. Такое устройство используют в компьютерах, роутерах и другой технике. На этом приспособлении можно с легкостью установить операционную систему Lunix. В таком случае одноплатное устройство будет выполнять практически все задачи: от поиска документов до прослушивания музыки. Если подобрать для себя модель подороже, то можно также просматривать видео качеством не более 1080р. Такие манипуляции производятся с привычным для потребителя интерфейсом. Недостатки можно выявить при работе с другими архитектурами. Зачастую приложения функционируют на ARM. Поэтому желательно подбирать плату именно с такой архитектурой.

Рассматривая подобные системы в узкой специализации, можно наткнуться на некоторые нюансы работы. Например, для того чтобы одноплатные компьютеры Raspberry превратить в роутер или модем, необходимо лишь установить соответствующую прошивку. Чаще всего этот процесс запрашивает минимальное вмешательство человека, являясь завершенными решениями. От владельца требуется лишь записать образ на карту памяти и правильно указать все необходимые настройки. Превратить одноплатный компьютер в роутер не единственное, что можно сделать. Для того чтобы дом стал «умным», понадобится лишь три-четыре системы. Конечно, придется немного дольше заниматься настройками, но уже сейчас существуют более менее готовые решения, которые практически не нужно редактировать.

Для тех, кто интересуется технической сферой, не секрет, что «Майкрософт» собралась выпускать специальное устройство. Сейчас большую популярность приобретает «интернет вещей». Разрабатываемые устройства работают на особых протоколах. Благодаря этому они смогут функционировать даже с обычными сотовыми телефонами. Если рассматривать эту возможность как развитие однопроцессорных компьютеров, то такое решение - прорыв. Ведь ранее управление осуществлялось через маршрутизатор. Сейчас последнее решение уже практически не используется. Проще работать, когда устройства обращаются друг к другу напрямую.

То, без чего не сможет существовать ни одна плата, порты входа и выхода - GPIO. Они позволяют моментально выключать лампочку после получения электронного сигнала. Стандартная модель оснащается 5-10 разъемами. При желании их количество можно расширить.

Raspberry Pi

Обзор одноплатных компьютеров следует начать с одной из самых популярных моделей - Raspberry Pi. Это устройство известно как «Малинка». Именно оно стало началом развития одноплатных компьютеров. Появилась модель в 2012 году и не все потребители адекватно оценивали ее способности и функционал. Для покупателей казалось это невозможным: целый компьютер, размер которого не превышает габариты кредитной карты, стоимость на него составляла $25. Работал на операционной системе Linux. Так или иначе, после релиза потребители стали потихоньку приобретать модель, тем самым сделав ее довольно популярной.

Из чего состоит Raspberry Pi?

По стандарту «Малинка» получила слот для карты памяти, разъем для питания, выходы для наушников, видео, USB, Ethernet, HDMI. Помимо этого, встроены универсальные порты, позволяющие взаимодействовать с любыми другими устройствами.

Система продается в пяти различных конфигурациях. Наиболее простые модели - A. Они работают с 256 Мб ОЗУ. Используется ARMv6. Установлен один USB-порт. Модели с индексом B предлагают владельцу 512 Мб оперативной памяти. Имеются 2-4 порта USB и Ethernet. Модификация 2B работает с 4-ядерным процессором. Оперативная память составила 1 Гб. В продаже также имеются варианты с индексами A+, B+.

Цены на модели изменяются от $20 до $35.

Возможности Raspberry Pi

«Малинка» сильно распространена, именно поэтому к ней продается много различных дистрибутивов. Речь идет о софте, который, как правило, создается для работы с Linux.

Возможности устройства практически бесконечны. Одноплатный компьютер (x86 или x64) способен выполнять любую задачу. Основным нюансом является мощность процессора, от которой следует отталкиваться. К сожалению, он слабый во всех модификациях, кроме 2B. «Малинку» купить можно как в интернет-магазинах, так и в любых розничных точках продаж. В первую очередь, лучше приобрести именно 2B, если есть на то средства. Эта плата намного мощнее, имеет много портов. Разница в цене между моделями небольшая, а вот в совместимом софте - существенная.

Cubieboard

Модель Cubieboard получила GPIO, SATA, HDMI, USB, VGA, Ethernet, а также следующие разъемы: питания, оптического и стандартного аудиовыхода («мини-джек»).

Одноплатные компьютеры модели Cubieboard родом из Китая. Были созданы в 2012 году, однако первая модификация, мягко говоря, не удалась. Третья версия лучше всего себя проявила. В отличие от предыдущей «Малинки», плата имеет больше портов, встроены инфракрасный порт, «блютуз» и модуль беспроводной сети. Гаджет работает с 1/2 Гб оперативной памяти (в зависимости от модификации) на процессоре ARM Cortex-A7.

Дополнительная информация о модели

Одноплатные компьютеры этой модели работают тоже на базе Lunix. Производитель установил особенную версию, созданную собственноручно. В целом девайс отдаленно напоминает описанную ранее «Малинку». В некоторых нюансах она повторяет характеристики и иногда их расширяет. Цена немного выше: средняя стоимость $85.

BeagleBone

Модель появилась в 2013 году. Она получила разъем питания и другие стандартные порты. В своей линейке BeagleBone считается одной из самых мощных, если не лучшей. Разработчики решили уделить внимание большому количеству всех имеющихся портов. В продаже есть много интересных приспособлений. Работает плата на процессоре Cortex-A8, ядра которого функционируют с частотой 1 ГГц. Оперативная память составляет 512 Мб.

Дополнительные особенности

Как и другие вышеописанные одноплатные компьютеры, система работает на базе Linux. В заводской начинке производитель уже установил 2-4 Гб памяти. В некоторых модификациях встроен и дистрибутив Debian. За счет того, что имеется много портов, можно с легкостью подключать плату к любому устройству. Если использовать периферийные девайсы, то запросто возможности системы увеличатся в разы. Производитель сделал упор на дополнительные приспособления. Цена на само устройство $45.

Выводы

Сейчас мощные одноплатные компьютеры продаются в любой точке реализации. Ассортимент большой, иногда даже стирается понимание того, что собой представляет данное устройство. В статье описаны три наиболее популярные модели, которые пользуются огромным спросом и хорошо зарекомендовали себя. Какой вариант предпочесть, следует решать лишь самому покупателю. Одноплатные мини компьютеры - то, что сделает жизнь намного легче, поэтому стоит подойти к выбору осознанно.

Компьютеры размером с кредитную карту (бывают модели и больше и меньше, но это своеобразный стандарт) уже довольно известны. Их изучили, их применяют, они работают на благо сообщества.

Что это?

Это устройство, у которого на одной плате собрано всё минимально необходимое для работы. Как правило, это CPU, GPU, их обвязка и, возможно, USB и сетевые интерфейсы - как проводные, так и беспроводные. Видеовыходы могут быть разные: от устаревшего VGA или композитного видео до вполне современного HDMI - лишь бы встроенное видеоядро поддерживало. Питаются они, как правило, от разъёма USB и требуют ток в диапазоне 500-1500 мА. То есть их можно питать при помощи обычного зарядного устройства для мобильного телефона или (лучше) планшета.

Зачем это нужно?

Количество задач, с которыми справится такой компьютер, довольно велико. Список начинается домашним компьютером и заканчивается роутерами и модемами. Например, на такое устройство можно без проблем установить почти полный Linux, превратив его в неплохую машинку для работы с документами, веб-сёрфинга, прослушивания музыки и других несложных задач. Некоторые модели способны переварить даже проигрывание видеороликов вплоть до 1080р! И всё это - с привычным графическим интерфейсом. Единственное место, где могут возникнуть проблемы, - это другая архитектура. Как правильно, многие приложения имеют версию для ARM-архитектуры, а если нет - легко найти аналог, но специфический софт на этой платформе всё ещё попадается редко.

Другая сторона медали - автоматизация и узкая специализация. Так, для того же Raspberry Pi существуют прошивки, позволяющие превратить его в Wi-Fi роутер, сетевое хранилище данных или беспроводной сетевой плеер. Очень часто такие решения являются максимально завершенными и требуют минимальной возни, требуя от устанавливающего лишь записать нужный образ на носитель данных (чаще всего - карту памяти) и указать необходимые настройки. Возможности поистине безграничны - вы можете соорудить целый умный дом, используя лишь пару-тройку таких плат. Конечно, ради этого придётся попотеть с настройкой всех таких устройств, но даже тут существуют готовые решения, требующие лишь минимальной прямоты рук.

Не стоит также забывать о набирающем популярность явлении под названием «интернет вещей» (IoT). Например, Microsoft собирается выпустить специальную версию Windows 10 IoT Edition. Устройство, использующее специальные протоколы (и сборку софта, разработанную ими же), сможет взаимодействовать даже с телефонами Lumia! С точки зрения развития идей одноплатных компьютеров это действительно шаг вперёд: до этого управление можно было осуществлять лишь через маршрутизатор. Сейчас это звено исчезает, позволяя устройствам общаться напрямую, да ещё и используя привычные для этого методы - например, для взаимодействия с Arduino используется известный и популярный во всём мире C#.

Главная вещь, позволяющая одноплатным компьютерам общаться с окружающим миром - порты GPIO. Это порты, которые могут быть и входами и выходами, позволяя устройству взаимодействовать на уровне “включил-выключил”. Такая простота идеи позволяет, например, включать или выключать лампочку, при получении электронного письма с соответствующей командой. Типичный одноплатный компьютер оснащается 5-10 портами GPIO, но их количество можно расширить разными путями.

Популярные модели

1. Raspberry Pi

Raspberry Pi (или «Малинка», как они известны среди энтузиастов) - устройство, положившее начало этой истории. Впервые компьютеры этого семейства появились в 2012 году, и тогда это многим казалось фантастикой. Компьютер размером с кредитку? За 25 долларов? Запускает Linux? Тем не менее, уже в конце июля в производство была запущена альфа-версия платы, за ней в августе пришли первые готовые модели и люди начали потихоньку получать свои устройства.

Что на борту?

• GPIO - универсальные порты для работы с любыми устройствами;
• композитный видеовыход;
• аудиовыход 3.5 мм;
• USB;
• Ethernet;
• HDMI;
• microUSB (питание);
• слот для карты памяти.

У «Малинки» бывают разные конфигурации: A, A+, B, B+, 2B. A-модели - самые простые, на них установлено 256 МБ оперативной памяти, ARMv6 процессор прошлых поколений, один USB-порт и 25\40 GPIO портов. Варианты с индексом B значительно интереснее - тут уже и 512 МБ памяти, в наличии Ethernet и большее количество USB (2 или 4 в зависимости от модели). Последняя из них, 2B, оснащена четырёхядерным процессором, 1 ГБ оперативной памяти и в целом объективно лучше прошлых моделей. Цены варьируются от 20 (модель А+) до 35 (2B) долларов.

Что можно установить?

Raspberry Pi широко распространена, поэтому для этой платы существует множество разных дистрибутивов. В основном это софт, основанный на ядре Linux, но есть и исключения: например, RISC OS или FreeBSD.

Raspberry Pi

Компьютер размером с кредитку

У «Малинки» бывают разные конфигурации: A, A+, B, B+, 2B. A-модели - самые простые, на них установлено 256 МБ оперативной памяти, ARMv6 процессор прошлых поколений, один USB-порт и 25\40 GPIO портов. Варианты с индексом B значительно интереснее - тут уже и 512 МБ памяти, в наличии Ethernet и большее количество USB (2 или 4 в зависимости от модели).

Малинка

Как уже упоминалось, возможности такого компьютера практически бесконечны: он может выполнять любую работу - главное, чтобы на это хватило мощности процессора. Он откровенно слабоват во всех моделях, кроме 2B. Raspberry Pi продаётся через официальные интернет-магазины (RS, Element 14), так и в наших краях через местных поставщиков. У нас он есть например в Raspberry или Arduino . Покупать стоит в первую очередь (если, конечно, не стесняют финансы) модель 2B. Она и мощнее намного, и портов больше, и 4 USB многого стоят. Разница в цене не столь велика, совместимость в софте полная.

2. Cubieboard

Что на борту?

• Разъём питания;
• Ethernet;
• HDMI;
• оптический цифровой аудиовыход;
• VGA;
• USB;
• microUSB;
• аудиовыход 3.5 мм;
• карта SD;
• SATA;
• GPIO.

Cubieboard - творение сумрачного инженерного гения из Китая. Появилась она в тестовых вариантах в сентябре 2012. Первый вариант был не слишком удачен, так что поговорим о третьей версии (благо, цена осталась та же). Как видно из картинки, портов больше, чем у Raspberry, к тому же на плате распаяны Wi-Fi, Bluetooth и инфракрасный port - это однозначный плюс. Машинка несёт в себе двуядерный процессор ARM Cortex-A7, 1/2 ГБ оперативной памяти, гигабитный Ethernet и вообще всячески набита интересностями.

Что можно установить?

Работает, как и малиновый собрат, на Linux, обычно своей особенной версии Cubian (вариант Debian). Софта много, а отсутствующие утилиты легко скомпилировать самостоятельно (после некоторой доработки напильником). Удачно реализованы разъёмы GPIO, они разнесены на разные части платы.

Зачем это мне и где это купить?

Cubieboard

Cubieboard - творение сумрачного инженерного гения из Китая

На плате распаяны Wi-Fi, Bluetooth и инфракрасный port - это однозначный плюс. Машинка несёт в себе двуядерный процессор ARM Cortex-A7, 1/2 ГБ оперативной памяти, гигабитный Ethernet и вообще всячески набита интересностями. Работает на Linux. Софта много, а отсутствующие утилиты легко скомпилировать самостоятельно.

Cubieboard повторяет возможности Raspberry, местами расширяя их. Впрочем, цены тоже выше: за старшую модель просят ~85$, то есть ровно в 2.5 раза больше, чем за Raspberry Pi 2. Стоит ли оно того - решать вам.

3. BeagleBone

Что на борту?

• разъём питания;
• Ethernet;
• microUSB;
• microSD;
• microHDMI;
• USB;
• GPIO.

BeagleBone Black впервые появилась в 2013 году как наследник предыдущих BeagleBoard. Её по праву можно назвать самой стильной из всех. Разработчики делают упор на наличие большого количества универсальных портов. К тому же, для BeagleBone существуют неплохие наборы аксессуаров. Беспроводных модулей нет. Процессор - 1 ГГц Cortex-A8, 512 мб оперативной памяти. В общем, на фоне Raspberry Pi 2 выглядит уже достаточно бледно.

Что можно установить?

Как и на все остальные одноплатные компьютеры - Linux. Что важно - на плате уже есть память объёмом 2 или 4 ГБ, причём туда даже может быть установлен свой дистрибутив Debian. Огромное количество портов расширения позволяют реализовать что угодно, а периферийные платы действительно могут повлиять на возможности устройства. Вы только взгляните, как они выглядят:

Зачем это мне и где это купить?

BeagleBone

BeagleBoard по праву можно назвать самой стильной из всех

Разработчики делают упор на наличие большого количества универсальных портов. К тому же, для BeagleBone существуют неплохие наборы аксессуаров. Беспроводных модулей нет. Процессор - 1 ГГц Cortex-A8, 512 мб оперативной памяти.

BeagleBone делает в первую очередь упор на аксессуары. Официальная цена - 45 долларов, в наших краях, как обычно, она отличается в большую сторону. Плату можно найти в тех же магазинах, что и Raspberry Pi.

А что бывает в мире готовых решений?

Если вам вдруг не хочется возиться с платами и установкой ОС, к вашим услугам есть так называемые «компьютеры на палочке» (stick computers). Здесь безраздельно царствуют китайские решения. По запросу “Android TV” можно найти сотни устройств различного качества. Ввиду разнообразия их нельзя как-то особенно удобно рассортировать, поэтому достаточно следовать паре простых правил. Ваше устройство должно:

• Иметь Android старше 4.2. С тех пор появилось множество полезных мелочей, не стоит гнаться за копееечной экономией и терять их.
• Иметь полноразмерный USB. USB OTG - это, конечно, тоже вариант, но он серьёзно уступает в удобстве.
• Иметь Wi-Fi антенну. В условиях маленького пространства это - обязательный пункт. Нередко можно встретить инструкции по припайке её там, где это не предусмотрено. Облегчите себе жизнь - возьмите с готовой антенной.
• Стоит также учитывать наличие пульта Д/У. Для многих операций он очень полезен, особенно - если совмещён с клавиатурой.

К слову, компания Intel недавно представила собственное решение - Compute Stick. Оно представляет собой полноценный x86-компьютер с процессором Atom, 2 ГБ оперативной памяти и накопителем объёмом 32 ГБ. По сути таким образом можно превратить в компьютер любой монитор или телевизор. Устройство поставляется с бесплатной версией Windows 8.1 with Bing, также на него можно установить Linux. Рекомендованная стоимость в Украине - 130 долларов. Это дороже всех перечисленных в данном материале решений, но и уровень производительности и совместимости с обычным пользовательским ПО здесь уже совершенно другой.

А как насчёт совсем новинок?

Сейчас популярность на Kickstarter стремительно набирает проект С.H.I.P.

Его подход схож с BeagleBone: cам по себе он стоит всего 9$ (+20$ доставка). К нему можно докупить дополнительные платы с различными выходами, батарею, и даже… телефонный корпус:

Если вы готовы вложиться, то это, пожалуй, будет удачный выбор. Устройство уже собрало нужную сумму, поддержать его можно вот (сбор средств будет продолжаться ещё несколько дней).

Вместо итога

На сегодняшний день существует достаточно много разных одноплатных компьютеров и компьютеров-стиков. Настолько много, что даже рамки этого термина иной раз смываются, теряя точность: например, иногда даже Arduino называют таковым. Мы в этом материале постарались охватить самые популярные и распространённые варианты, а уж что из них выбрать и тем более что на их основе построить - это уже ваше решение.

P.S. Вот собраны сравнительные характеристики 44 таких компьютеров.