Одноплатные компьютеры

Сервер для умного дома. Выбор оборудования

Если вы уже пользуетесь готовыми решениями от каких либо производителей, и вам стало не хватать их функциональности, тогда вы, скорее всего, задумались о модернизации своего умного дома. Одним из вариантов может стать выбор системы управления с открытым кодом (Open Source платформы). Но для того, чтобы развернуть такую систему, вам потребуется устройство, которое будет выступать в качестве контроллера, или сервера. Вы конечно можете установить систему на свой домашний компьютер (ведь некоторые из них это позволяют), и даже воспользоваться средствами виртуализации и развернуть виртуальную машину на своей операционной системе, но это не всегда является экономически целесообразным. Во-первых, вы будете уменьшать доступный вам ресурс на вашем компьютере. Во-вторых — виртуальные решения могут работать довольно нестабильно. В-третьих — не все пользователи хотят, чтобы их шумный компьютер работал круглосуточно и потреблял значительное количество электроэнергии, если есть альтернативы. Какие? В основном — это так называемые одноплатные компьютеры, или не очень мощные, но достаточно производительные и экономичные неттопы. Об этом мы в этой статье и поговорим.

И начнем мы, пожалуй, с теории.

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

При покупке отдельно блока питания для одноплатного компьютера следует поинтересоваться у продавца (или производителя) какой мощности он должен быть для стабильной работы платы и всей периферии, подключенной к ней. Для большинства одноплатников подходят блоки питания 5В при 2-2,5А (10-12,5 Вт), но есть модели требующие большей мощности от блока питания (например ODROID XU4 необходимо 5В и 4А — 20 Вт). Так же следует обратить внимание на тип вилки, и просить у продавца евро-вилку, чтобы потом не пришлось покупать переходники с китайского или американского стандарта.

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.

Сравнение производительности

Разработчики из Hardkernel провели ряд сравнительных тестов нескольких одноплатных компьютеров, в подавляющем большинстве из которых Odroid-С4 значительно опережал Raspberry Pi 4. К примеру, в бенчмарке Dhrystone-2, тестирующем производительность процессора, Odroid-C4 набрал 4309 баллов, тогда как его соперник – лишь 3396.

Графическая подсистема тестировалась в бенчмарке Glmark2-es2. Полученные результаты: 192 балла у Odroid-C4, 154 балла у Raspberry Pi 4.

По заверениям разработчиков, Odroid-C4 также обходит Raspberry Pi 4 по скорости работы памяти, потребляя при этом меньше энергии.

ASUS Tinker Board S

ASUS Tinker Board S – не самая доступная альтернатива Raspberry Pi за 82 доллара (на Amazon), но это мощная штука.

Он оснащен тем же 40-контактным разъемом, который вы обычно найдете в стандартной модели Raspberry Pi 3, но предлагает мощный процессор.

Кроме того, размер платы Tinker Board S точно такой же, как и у стандартного Raspberry Pi 3.

Главной особенностью этой платы является наличие 16 ГБ eMMC (с точки зрения непрофессионала, у него есть SSD-подобное хранилище на плате, что делает его быстрее).

• Четырехъядерный процессор Rockchip RK3288
• 2 ГБ оперативной памяти DDR3
• Интегрированный графический процессор
• ARM® Mali ™ -T764 GPU
• 16 ГБ eMMC
• Слот для карт MicroSD
• 802.11 b / g / n, Bluetooth V4.0 + EDR
• USB 2.0
• 28 контактов GPIO
• Интерфейс HDMI

Зачем и для кого?

В целом одноплатный ПК — это компьютер, собранный на одной плате, на которой имеются микропроцессор, ОЗУ, разъемы для подключения внешних устройств, сетевые модули и т.п. Подобные компьютеры могут продаваться и в готовом виде, и как набор компонентов для самостоятельной сборки. Для многих популярных моделей существуют различные дополнительные компоненты и устройства, например, датчики температуры или освещенности, компактные табло для вывода информации и т.п. Подобные ПК не могут похвастаться исключительной производительностью, но зато они обладают рядом достоинств — небольшой размер и вес, а также сниженное энергопотребление позволяют держать такие устройства постоянно включенными. Следовательно, их можно использовать:

1. Для создания небольшого домашнего мультимедиацентра: обычно такие устройства имеют DSI- и HDMI-разъемы, позволяющие подключить дисплеи, телевизоры и аудиовыходы, что позволяет воспроизводить музыку и фильмы.
2. В качестве устройства для скачивания и раздачи файлов в пиринговых сетях.
3. Можно превратить одноплатный компьютер в небольшую игровую приставку, используя эмуляторы старых консолей. Новейшими играми насладиться вряд ли получится, но для игр предыдущих десятилетий производительности хватит.

Разумеется, это далеко не все возможные варианты применения одноплатных компьютеров.

На большинство устройств можно установить Android или специально подготовленный дистрибутив Linux — и в ваших руках уже компьютер с полноценной операционной системой. И сфера применения здесь зависит во многом от ваших потребностей и навыков.

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.

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.

Raspberry Pi, Arduino и другие

Разбираемся в моделях и способах применения современных одноплатных компьютеров и одноплатных аппаратных платформ.

За появление сегодняшней статьи мне в самом начале хотелось бы поблагодарить одного из наших подписчиков по имени Савелий. Именно он обратил моё внимание на такое явление как миникомпьютеры и даже передал мне Raspberry Pi 3! Правда, пока я «малинку» ещё не получил (она находится у моего родственника в Германии, который приедет в наши края лишь к Новому году), но зато у меня появился стимул разобраться с тем, что же такое эти системы на кристалле и как их можно использовать.

Если Вам тоже интересно, что может компьютер размером с кредитку ценой в $35 или универсальный микроконтроллер с относительно слабенькой микросхемой вместо полноценного процессора всего за $5, предлагаю вникнуть в нижеприведённую выжимку из моих почти двухнедельных исканий на данную тему.

Рейтинг качественных вариантов подороже

Качественный вариант, который подойдёт для выполнения различных задач. Тип памяти – DDR3 с объемом 512 Мб. Тактовая частота процессора – 667 МГц, количество ядер – 2. Максимальная скорость сетевого подключения – 1 Гбит в секунду, что позволяет применять модель в различных сферах. Присутствуют интерфейсы Bluetooth, SPI, I2C и т.п. Габариты модели – 7.5х5 см, что делает изделие компактным.