Одноплатный компьютер:как быстро захватить наш социальный рынок

Об одноплатных компьютерах. Если вы никогда не видели волны в своей инженерной жизни, найдите время, чтобы понаблюдать, как одноплатные компьютеры захватывают наши социальные рынки. В наше время они стали модными. Если вы не взаимодействуете с ними в последнем купленном вами автомобиле, то вы встретите их встроенными в стиральную машину, систему безопасности или даже в больницу. Мы не можем избежать их; нам придется принять их.

Как производители печатных плат, мы больше не можем позволить себе уклоняться от одноплатных компьютеров; пришло время принять их. Это издание было направлено на изучение этой интересно растущей области SBC и того, как они могут помочь вашим проектам или повседневной жизни. Поскольку, как WellPCB, мы достигли совершеннолетия в сборке печатных плат, мы готовы расширить оливковую ветвь, предлагая вам как совет, так и надежный источник, из которого вы могли бы сделать предложение. Ошиваться; это не займет много времени; Обещаю.

Краткий обзор одноплатного компьютера

1.1:Что такое одноплатный компьютер (SBC)?

Одноплатный компьютер — это полнофункциональный компьютер (имеющий вход и выход, память и процессор), построенный на одной печатной плате (печатной плате). В отличие от настольных компьютеров и обычных персональных компьютеров (ПК), SBC основаны на простой архитектуре, которая не оставляет места для расширенных периферийных функций с использованием слотов расширения. Архитектура процессора ARM (Advanced RISC Machine) с более низкой скоростью обработки и значительно низким энергопотреблением обеспечивает работу большинства SBC. С другой стороны, некоторые современные одноплатные компьютеры соответствуют архитектуре процессоров Intel x86, как мы рассмотрим в следующих главах.

1.2:Каково их использование?

Как указывалось ранее, SBC можно использовать для выполнения любой задачи, которую может выполнить обычный компьютер. В начале своего существования (примерно в мае 1976 г.) SBC изначально разрабатывались для помощи в обучении. Но с развитием технологий они эволюционировали, чтобы запускать различные приложения, как обычные компьютеры. Интеллектуальные системы, такие как те, которые управляют интеллектуальными автомобилями, инновационные системы безопасности и автоматизированные устройства, среди ряда других подобных приложений, полагаются на SBC. Кроме того, они по-прежнему полезны для обучения, создания прототипов и экспериментов среди учащихся и любителей.

1.3. Почему они предпочтительнее обычных компьютеров?

Важно отметить, что SBC, как правило, имеют гораздо более низкие возможности, чем их аналоги для ПК. С другой стороны, они продолжали увеличивать свой рыночный спрос и свои возможности обработки на протяжении многих лет. Из-за их разнообразного использования можно предсказать, что SBC могут превзойти по популярности ПК в будущем. Теперь по разным причинам одноплатные компьютеры предпочтительнее традиционных ПК. Вот некоторые из известных причин:

Они портативны. Первым в списке их особенностей по сравнению с ПК является их крошечный размер. Raspberry Pi, один из самых популярных в мире SBC, достаточно мал, чтобы соответствовать размеру ладони. Благодаря своему небольшому размеру они портативны, и их можно запрограммировать, а затем встроить в различные автоматизированные/интеллектуальные системы.

Они дешевые: Большинство SBC очень дешевы в приобретении. По сравнению с обычными компьютерами, одноплатные компьютеры значительно дешевле в разработке, чем ПК. Обычно при снижении закупочной цены всегда наблюдается тенденция к резкому росту спроса на такой товар. Точно так же увеличивается количество изобретений по использованию таких продуктов. SBC теперь легко доступны и используются различными инженерами-электриками и любителями для создания прототипов. На данный момент вы даже можете заказать у нас несколько индивидуальных плат SBC по невероятно выгодной цене.

Они потребляют меньше энергии, чем ПК. Сравнивая SBC с обычными компьютерами по энергопотреблению, вы, несомненно, обнаружите очень значительное снижение энергопотребления. Средний SBC потребляет всего восемь ватт энергии вместо 400 ватт энергии, потребляемой традиционными компьютерами при работе в режиме «энергосбережения». С этой точки зрения SBC предпочтительнее обычных компьютеров. Возможно, эта особенность низкого энергопотребления делает их привлекательными для встраивания в другие компьютеризированные системы.

1.4:волна SBC уже захлестывает ПК

Если цифры не лгут, то лучшее время для использования SBC было в 2013 году; и второе лучшее время, чтобы принять их сейчас. На двух приведенных выше графиках показан контраст между тем, как люди покупали ПК по сравнению с тем, как люди выполняли проекты «сделай сам» (DIY) с использованием SBC за тот же период. В то время как рыночный спрос на ПК неуклонно снижается, потребность в SBC для проведения экспериментов растет с каждым днем.

Простой анализ тенденций покупательских привычек людей показывает, что SBC — это не просто волна будущего; SBC — это текущая волна, которая в будущем станет торнадо. Мы не можем позволить, чтобы нас заметали; пора обнять волну и поплыть. К сожалению, большинство инженеров до сих пор этого не видят.

Возможно, главная причина, по которой SBC растут и будут расти, заключается в том, что SBC дают людям свободу программировать компьютеры. Люди, одержимые DIY, хотят изобретать и программировать свои компьютеры, чтобы они лучше подходили для их конкретных условий. SBC достигают этой цели свободы, будучи более дешевыми, портативными и программируемыми. SBC также потребляют меньше энергии.

В следующих главах мы подробно рассмотрим различные процессоры и архитектуры одноплатных компьютеров и сравним лучшие SBC, доступные на данный момент.

Архитектуры процессоров одноплатных компьютеров

ARM, Intel и Freescale Power Architecture — это три основные конструкции процессоров, на которых работают одноплатные компьютеры. Как я уже намекал ранее, большинство SBC работают на процессорах ARM. Значительное количество оставшихся основано на процессорах Intel, а некоторые — на архитектуре Power. Начнем с изучения архитектуры процессора ARM.

2.1:Архитектура процессора ARM для одноплатных компьютеров

По сути, ARM — это архитектура ЦП, относящаяся к семейству RISC (компьютеров с сокращенным набором команд), разработанных Advanced RISC Machines (ARM). Компания Acorn Computers разработала дизайн в 1980-х годах.

ARM производит как 32-битные, так и 64-битные процессоры, такие как Intel. Однако процессоры ARM предназначены для работы на более высоких скоростях, обрабатывая миллионы инструкций в секунду (MIPS). Процессоры улучшают обработку, избавляясь от дополнительных инструкций и оптимизируя пути обработки, тем самым обеспечивая более высокую производительность при меньшем энергопотреблении.

Процессоры ARM, как правило, имеют более низкую пропускную способность, чем ведущие процессоры Intel X86; однако у них больше приложений, чем у процессоров X86, благодаря их способности использовать энергопотребление.

На современном рынке процессорная архитектура ARM является наиболее популярной процессорной архитектурой для одноплатных компьютеров из-за более низкого энергопотребления. Эти процессоры известны операционными системами с открытым исходным кодом, такими как Linux и Android. Они работают на нескольких продуктах оборонной, аэрокосмической и бытовой электроники, таких как смартфоны, мультимедийные проигрыватели и носимые устройства для фитнеса, а также на других устройствах, использующих SBC.

Большинство ведущих SBC на рынке, таких как Raspberry Pi, Banana Pi, Orange Pi, BeagleBoard, Board и некоторые другие, используют эти процессоры.

2.2 Одноплатный компьютер —Процессоры Intel

Intel лидирует в производстве процессоров для персональных компьютеров. В последние годы технологический гигант добился успехов в производстве высокоскоростных процессоров для одноплатных компьютеров.

Процессоры Intel Core и X86 четвертого поколения продемонстрировали более высокую пропускную способность при обработке графики и инструкций процессора, чем процессоры ARM. В отличие от SBC ARM, которые содержат множество простых процессоров, разделяющих рабочую нагрузку (известное как «масштабирование»), SBC Intel предназначены для размещения нескольких процессоров большой емкости (иногда называемых «масштабированием»), которые могут легко справляться со сложными задачами.

Из-за их высокой производительности процессоры Intel используются в областях, требующих высокой точности и более высокой скорости обработки, таких как рынки автоматизации, медицина, оборона, транспорт и аэрокосмическая промышленность (например, в беспилотных транспортных средствах).

Несмотря на их высокую пропускную способность и возможности обработки, процессоры Intel по-прежнему непопулярны на рынке SBC из-за их высокой цены и более высокого энергопотребления по сравнению с процессорами ARM. Однако у большинства процессоров Intel есть недостаток перегрева. Таким образом, для проектов, требующих сертификации для использования в жарких условиях, рекомендуется рассмотреть возможность разработки системы охлаждения или даже использовать другой процессор, альтернативный процессору Intel.

Некоторые из ведущих малых бортовых компьютеров на базе Intel включают компьютеры, произведенные компанией Intel, такие как поколения Intel Galileo, и компанией UDOO, такие как UDOO Dual Basic, UDOO Quad и UDOO X86 advanced.

2.3:архитектура Freescale Power

Компания Freescale производит процессоры Power Architecture. Они следуют архитектуре процессора RISC, как и процессоры ARM. Они работают как обычные процессоры X86. Их конструкция направлена ​​на минимизацию дросселирования.

В то время как процессоры Intel сталкиваются с проблемой перегрева из-за дросселирования при больших рабочих нагрузках, процессоры с архитектурой Power легко справляются с обработкой, не потребляя слишком много энергии и не перегреваясь. Опять же, эти процессоры редко используются среди SBC. В настоящее время процессоры Power работают на одноплатных компьютерах, таких как малый бортовой компьютер MIPS Creator C120.

2.4:Одноплатный компьютер —Заключение главы

До сих пор мы сделали обзор, чтобы понять малые настольные компьютеры, их использование и их значение в будущем компьютеров. Мы также уделили время изучению трех основных архитектур SBC на основе их процессоров. В следующей главе мы начнем сравнивать конкретные одноплатные компьютеры или бренды одноплатных компьютеров, чтобы определить, какой из них, скорее всего, будет работать лучше других в отношении скорости, пропускной способности и стоимости покупки.

Классификация лучших одноплатных компьютеров

Если бы вы хотели запустить проект IoT, какую плату вы могли бы выбрать среди тысяч, которые сейчас продаются?

Честно говоря, из-за большого количества производителей и дизайнеров SBC иногда бывает сложно выбрать плату из длинного списка плат. Кажется, что каждый производитель представляет превосходный дизайн или функции. В таких случаях вам может потребоваться больше информации, прежде чем вы сможете разместить заказ, то есть уделять больше внимания, а не больше денег. И именно поэтому мы потратили некоторое время на анализ различных SBC и помогли вам выбрать лучший из лучших брендов малых бортовых компьютеров на наших рынках. Мы пропустим все остальные объяснения и сразу перейдем к нашему лучшему списку SBC.

3.1:3 лучших компактных настольных компьютера всех времен

Ранг 1:Raspberry Pi 3, модель B+ 

Raspberry Pi — несомненный «большой мальчик» в индустрии малых бортовых компьютеров. Компания известна тем, что выпускает высоконадежные платы при непоколебимой поддержке сообщества своих выпусков плат. Его последний выпуск платы:Raspberry Pi 3 Model B+, улучшает знаменитую модель 3B. Он может похвастаться следующими функциями:

Возможности

• Процессор: 2,4 ГГц (и отдельная опция для 5 ГГц для сети), четырехъядерный процессор ARM, поддерживающий 64-разрядную ОС.

• USB: 4 порта USB 2.0

• Сеть: Gigabit Ethernet (через USB с максимальной скоростью 300 Мбит/с), Bluetooth 4.2/BLE

• Другие порты: Порт дисплея DSI и порт камеры CSI.

Оно попало на:

• Отличная поддержка сообщества: Raspberry может похвастаться отличным онлайн-сообществом, которое всегда откликается на ваши проблемы. Поскольку он более популярен и использует программы с открытым исходным кодом, вряд ли вы столкнетесь с проблемой Raspberry, с которой никогда не сталкивались другие разработчики. Большинство проблем, с которыми вы столкнетесь, можно решить с помощью простого поиска в Интернете.

• У него более быстрые возможности обработки.

• дешево приобрести.

• У него высокая скорость Ethernet.

Ошибка:

• Плохое соединение Bluetooth. Несмотря на то, что плата впервые появилась на рынке, плата уже сталкивалась с сообщениями о ненадежном соединении Bluetooth.

Что я думаю о Raspberry Pi 3 Model B+

Raspberry был и остается королем одноплатных компьютеров. Его последняя модель доступна по цене и должна помочь в различных экспериментах. Однако, судя по характеристикам и преимуществам модели, модель B+ рекомендуется для проектов, требующих быстрого подключения к Интернету, таких как проекты, связанные с GSM или удаленным мониторингом/управлением.

Ранг 2:Udoo X86 Ultra SBC

Этот маленький «мальчик» сочетает в себе класс и невообразимую мощь. Udoo — один из немногих SBC, работающих на процессорах Intel. Его покупная цена намного выше, чем даже у ПК, а скорость обработки достаточно высока, чтобы превзойти большинство ПК. Честно говоря, может быть сложно описать все его функции, но вот некоторые из наиболее примечательных:

• Процессор: Четырехъядерный процессор Intel Pentium N3710 2,56 ГГц

• ОЗУ: 8 ГБ

• ПЗУ: встроенный слот для SD-карт объемом до 32 ГБ

• USB: 3 порта USB 3.0

• Графический драйвер: Intel HD Graphics 405

• Сила: 12В, 3А.

Оно попало на:

• У него отличные возможности обработки: Благодаря процессору Intel с частотой 2,56 ГГц и 8 ГБ оперативной памяти Udoo занимает лидирующие позиции по скорости обработки. На SBC можно запускать распространенные программные приложения, как на стандартном ПК, без каких-либо проблем с обработкой.

• Он предлагает отличные графические и мультимедийные возможности

• Он совместим с Arduino: Udoo соответствует старой доброй плате микроконтроллера Arduino для экспериментов с IoT. Эта возможность делает его идеальным, поскольку не требует перехода для использования в проектах или экспериментах.

• Емкость хранилища больше, чем у обычного SBC.

• Udoo пользуется хорошей поддержкой сообщества для резервного копирования своих продуктов.

Ошибка:

• Это дорого: этот SBC дороже, чем многие SBC. Таким образом, вы можете не захотеть покупать его для своих экспериментов.

• Он потребляет больше энергии, чем обычный SBC. Несмотря на то, что его энергопотребление ниже, чем у ПК, примечательно, что он по-прежнему потребляет больше электроэнергии, чем большинство SBC. Таким образом, его нельзя использовать в проектах, для работы которых требуется меньше электроэнергии.

Что я думаю об одноплатном ПК Udoo X86

Udoo по-прежнему является растущим сообществом. Этот одноплатный компьютер известен тем, что в нем размещается 8 ГБ ОЗУ и процессор Intel с тактовой частотой 2,56 ГГц. Because of its superb features and high buying price, I would recommend it to industrial users instead of hobbyists and learners.

Rank 3:Qualcomm Dragon Board

Qualcomm Dragon is not a very popular SBC. It is compact, supportive of various platforms, and it is powerful than ordinary SBC alternatives. Then again, it has good features to add to your project development menu. It has the following features:

Features:

• Processor: Quad-core ARM processor with speeds of up to 1.2GHz (and 2.4GHz for the network). Supports both 32-bit and 64-bit OS alternatives

• RAM: 1GB

• USB: 2 x USB 2.0 or a Micro USB

• Network: On-Board Wi-Fi 802.11

• Other ports: HDMI display port.

Qualcomm Dragon has a hit on:

• Fast processing speed

• Compatible with more software applications and operating systems including Linux, Windows, and Macintosh

• It has fast network connectivity.

It has a Miss on:

• A high cost of buying:Even though it has got features that take after the Raspberry Pi 3 model B, it has a significantly higher cost of acquisition than Raspberry.

• It is not very popular. Because it is not popular in the market, it lacks a supportive community to back it up. Thus, it is not ideal for learners.

What I think about Qualcomm Dragon Board

Qualcomm is an excellent board for projects that require SBCs. It is ideal for industrialists as it is stable and supports other ordinary computer applications.

3.2:The Cheapest Single Board Computers

When you are running on a tight budget but would still love to have your hands on an SBC, there are a couple of cheap SBC options you should consider checking out. Here are some of them:

Pine A64 SBC: one of the rarest, most powerful SBCs I (personally) have seen in the market that cost about $15 is the Pine A64. Its design takes much after the popular Arduino Uno.

 If you seek to have an IoT project run with impressive rates, but at a lower cost, you should consider The Pine A64. It supports up to 2GB RAM and runs on an ARM Cortes A53 Quad-core processor with a speed of 1.2GHz that can support 64-bit applications. It has excellent network speeds of about 1000 Mbps. The only bone with Pine A64 is its remote online support if you develop issues with the board.

Raspberry Pi Zero: The Raspberry Pi Zero costs just about five dollars. It has 512MB RAM and a processor speed of 1GHz single-core. It has 40 GPIO pins. Pi Zero is ideal for learners, hobbyists, and even engineers when carrying out simple experiments. The Pi Zero is recommended for its easy availability and massive community support.

Nano Pi NEO: Nano Pi NEO is extremely small in size and has limited features. It has 256/512 MB RAM and a 1GHz processor speed. It supports Ethernet, Micro-SD, and VGA. Nano costs about seven dollars and keeps approximately 40 GPIO pins. However, it has a significantly slow processing capability and minor community support to back it up.

3.3 Single Board Computer —The Most Powerful Single Board Computer

When you get tired of playing around with Arduino boards and Raspberry Pi microcontrollers, and you would love to go the world of the limitless, you will need to check out for more powerful, faster options and (often) more expensive. One such Small Board Computer I know of is the Intel NUC Kit (Intel NUC NUC7i3BNH). Even in a business environment, this device is powerful enough to rival some computer servers (I assume it is more powerful than an ordinary computer). Here is how it performs:

The Intel NUC NUC7i3BNH Single Board Computer Kit

Features:

• Processor: it runs on Intel’s 7 ^th generation processor (Intel Core i3-7100U).

• RAM: It has two DDR4 SO-DIMM Sockets (support of up to 32GB at 2.133 GHz)

• USB: it has 4 X 3.0 USB and 2 X 2.0 USB.

• GPU: It uses Intel HD Graphics 620.

• It has both SATA and HDMI ports

So far, the NUC kit is the only board that has dared to offer a Micro-SD reading speed of up to 3GB per second and a seventh-generation processor onto a single panel. However, it is limited because it is a kit, and it is open to vendor part adjustments that can either increment its performance or lower it.

It is an unpopular SBC to most engineers owing to its expensive buying cost. Nevertheless, if you are interested in real-life applications that require high speeds and more storage space, then you could offer the Intel NUC NUC7i3BNH a try.

Conclusion

Single Board computers have become both accessible and valuable over time. As we have already explored, there are several instances you could incorporate SBCs into your projects. We have also studied some of the most excellent Single Board Computers that the current market offers.

Now, perhaps after going through it, you might have had a few queries that might require answers; please, feel free to reach out to us through our official WellPCB website. If you want us to get you a new Single Board Computer PCB printout, please feel free to reach out to make an online quotation at an incredible bargain.