“Pametna prašina”: kako funkcioniše najmanji računar, Michigan Micro Mote. Najmanji računar na svijetu: fotografija, opis, ocjena Računari veličine dlana
Sigurno je malo ljudi pomislilo da na svijetu postoje kompjuteri čije dimenzije ne premašuju bankovnu karticu. Mislite li da je ovo nerealno? Ali ne. Slični računari postoje i, štaviše, jedan od njih je predstavljen upravo ove godine. Međutim, zašto ne proći kroz sve poznate modele “malenih” računara? U današnjem materijalu ćemo govoriti o tome koji najmanji računari postoje na svijetu. Biće zanimljivo i informativno. Idi!
C.H.I.P.
Dakle, današnju listu otvara kompjuter kompanije C.H.I.P. Ovaj uređaj je kreiran 2015. godine. Dimenzije računara su neverovatne - 45 x 30 mm. Tako se najmanji kompjuter na svijetu lako može smjestiti u novčanik, džep ili kutiju šibica.
Računar pokreće GR8 procesor. Frekvencija takta je 1 GHz. Kapacitet RAM-a je 256/512 MB, a hard disk ima kapacitet do 4 GB. Tu su i ugrađeni Wi-Fi i Bluetooth moduli.
C.H.I.P. je povezan preko posebne matične ploče koja ima USB port. Također možete povezati vanjski monitor, tastaturu, miš, zvučnike i Ethernet kabel na ploču.
Kreatori C.H.I.P.-a takođe tvrde da ako povežete 1-2 bežična gamepada na njihov računar, lako možete igrati mnoge retro igrice koje rade pod DOS-om. Općenito, "čip" nije problem pogodan za neke jednostavne kancelarijske poslove, gledanje multimedijalnih datoteka i druge ne previše složene zadatke.
Cijena računara u ovom trenutku iznosi 16 dolara (1000 rubalja) bez matične ploče.
Edison
Drugi u svijetu o kojem će biti riječi je Edison iz Intela. Svjetski poznata kompanija za proizvodnju procesora nije mogla ostati po strani kada su se mali računari počeli pojavljivati u svijetu, te je odlučila dati svoj odgovor. Prva prezentacija Edisona održana je 2014. godine, a masovna prodaja je počela već 2015. godine.
Dimenzije Intelovog računara su čak i manje od onih kod čipa - 35 x 25 mm. Šta ste uspjeli smjestiti na tako mali komad ploče? Da, zapravo, cijeli standardni set: procesor sa 2 Silvermont jezgre frekvencije 500 MHz, 4 GB memorije za pogon, 1 GB RAM-a i modula za Wi-Fi i Bluetooth. Usput, antena za Wi-Fi može biti dvije vrste - ugrađena i vanjska.
Edison je instaliran na posebnoj ploči koja je uključena u komplet. Ploče mogu biti različite, ali najčešća je Arduino kompatibilna. Ovaj računar se prilično lako povezuje preko USB portova na ploči. Umjesto standardnog OS, možete instalirati bilo koji prilagođeni po svom nahođenju.
Kako uvjerava programer, Intel, za Edisona će u budućnosti biti kreirana posebna trgovina aplikacija, slična Google Play ili Apple Storeu. Mogućnosti računara su takođe prilično dobre - pogodan je ne samo za posao, već i za zabavu.
CuBox-I 4 x 4
CuBox uređaj je na trećem mjestu kao najmanji računar na svijetu. Po izgledu više podsjeća na kompaktno računalo u kućištu. Dimenzije “bebe” su 50 x 50 x 50 mm. Kućište ima HDMI konektore, slot za micro-SD memorijsku karticu i konektor za kabl za napajanje.
Što se tiče tehničkih karakteristika, procesor koji se ovdje koristi je Freescale iMX6 čip, izgrađen na Cortex A9 arhitekturi. Njegova frekvencija takta je 1,0-1,2 GHz. Postoji čak i poseban grafički čip koji djeluje kao video akcelerator - Vivante GC2000. Računar ima 4 GB RAM-a. Što se tiče tvrdog diska, koristi se micro-SD memorijska kartica. Inače, komplet odmah dolazi sa karticom od 8 GB. Sve bežične tehnologije su podržane. Kocka radi na Android operativnom sistemu, verzija 4.4. Nažalost, nije poznato da li će biti ažuriranja na 5.1 i noviju verziju.
U pogledu mogućnosti, CuBox je vrlo uporediv sa tabletima, samo što je mnogo bolji u pogledu performansi. Nedostatak je, možda, nemogućnost direktnog rada s exe datotekama i ponovne instalacije OS-a na bilo koji drugi. Što se tiče cijene, CuBox možete kupiti za 150-170 dolara (9500 - 10790 rubalja).
Michigan MicroMote
Michigan Micro Mote naziv je najmanjeg kompjutera na svijetu, koji se nalazi na pretposljednjem mjestu današnje liste. Do nedavno se ovaj uređaj smatrao najmanjim. Dimenzije Micro Mote-a su jednostavno nevjerovatne - samo 1 kubni mm. Čak je i seme ili zrno pšenice veće od ovog računara.
Međutim, čime se Micro Mote može pohvaliti? Pa, postoji Phoenix procesor, koji je podijeljen na 2 dijela. Jedan služi kao CPU, a drugi je direktno odgovoran za periferne uređaje, uređaje za skladištenje i jedinicu za upravljanje napajanjem.
Mogućnosti ovog računara su pogodnije za neke industrijske svrhe ili prenosive uređaje. Uzeti zajedno, može poslužiti kao različiti senzori, na primjer, za mjerenje temperature, pritiska itd. PC također može fotografirati, tražiti minerale i kontrolirati raznu elektroniku. Računar se, inače, „napaja“ solarnom energijom, pa je i ekološki prihvatljiv.
IBM
Pa, stigli smo do posljednjeg mjesta, na kojem se ponosno nalazi najmanji računar na svijetu iz IBM-a. Dimenzije PC-a su 1 x 1 mm, što je čak manje od kristala iste soli.
Vrijedi odmah reći da je glavna namjena uređaja industrija, pametni gadgeti i druga elektronika. Odnosno, nećete moći da koristite računar kod kuće. Snaga PC-a je, kako tvrde programeri u IBM-u, uporediva sa procesorima iz 90-ih, što je sasvim dobro za takav uređaj. Procesor je opremljen sa stotinama hiljada mikrotranzistora, RAM-om tipa SRAM, fotomodulom za napajanje, LED indikatorom za obavještavanje i slanje informacija itd. Zanimljivo je da procesor ima ugrađen blockchain modul sa kojim računar radi savršeno.
A evo, zapravo, fotografije najmanjeg kompjutera na svijetu:
Programeri također tvrde da se njihov mali kompjuter lako može koristiti kao čip za praćenje poštanskih pošiljaka, kao "mozak" za upravljanje pametnim domom, automobilom, avionom i, naravno, kao umjetna inteligencija, kojom se do sada može upravljati samo jednostavne zadatke kao što su sortiranje i obrada podataka, ali u budućnosti IBM obećava proširenje mogućnosti.
Mali računari još nisu jako popularni, ali sam siguran da će ih mnogi korisnici cijeniti. Lično sam ranije gledao male računare, ali u to vrijeme u prodaji nije bilo mini Windows računara koji bi mogao zamijeniti desktop računar.
Naravno, postoje laptopi koji su kompaktni i svestrani, a mogu zamijeniti sistemsku jedinicu. Ali za mene unutra jeftini laptopovi postoje 2 ozbiljna nedostatka:
- Laptopi imaju malu dijagonalu ekrana i nisku rezoluciju. Kvalitet prikaza je veoma nizak; ako odstupite od pravog ugla, slika bledi.
- Jeftini laptopi nemaju SSD-ove, a to je ozbiljan nedostatak za performanse.
Naravno, laptop nije zamenljiv na putovanju i imam laptop koji nosim sa sobom, ali kada je u pitanju korišćenje kod kuće, meni lično je monitor velike dijagonale, visoke rezolucije i IPS matrice. bolje. Ovo su razlozi zašto sam odabrao mini računar. 
Razgovarajmo o svemu po redu, danas govorimo o tihom malom računaru koji može zamijeniti sistemsku jedinicu:
Mini kompjuter dolazi u maloj kutiji, 
Paket uključuje: 
1 - sam računar
2 - napajanje
3 - 220V kabl
4 - dvije Wi-FI antene, vijci za montažu. Odvojeno, od istog prodavca sam kupio VESA nosač za monitor.
5 - montažni vijci
6 — VESA nosač (nije uključen, mora se naručiti posebno)
Dimenzije
Kao što ste već primetili, dimenzije računara su veoma kompaktne 14 x 11 x 3,5 cm, dimenzije su uporedive sa dimenzijama 3,5″ hard diska za desktop računar: 
Specifikacije
Općenito, ovaj mali računar možete kupiti u različitim konfiguracijama, u nastavku ću dati veze do njih. U međuvremenu ćemo govoriti o ovom konkretnom slučaju.
Eksterni konektori
Svi konektori se nalaze na dva suprotna kraja.
S jedne strane 
- dugme za napajanje
- konektor za napajanje
- 1 USB 3.0 port
- 4 USB 2.0 porta
Sa druge strane 
- 2 antenska konektora
- 3,5″ audio izlaz
- 3,5″ priključak za mikrofon
- RJ-45 mrežni adapter
- HDMI izlaz
- VGA izlaz
Šta je unutra
Ako pogledamo unutrašnjost mini kompjutera, vidjet ćemo da je sve unutra kompaktno. Ovdje možete vidjeti 1 SO-DIMM slot sa memorijskim modulom, mSATA konektor sa umetnutim SSD diskom, Mini PCIE konektor u koji je umetnut Wi-Fi modul. 
Tu je i SATA konektor za povezivanje čvrstog diska i nestandardni konektor za napajanje za hard disk. Nisam pokušao da povežem dodatni drajv jer nije bilo kabla za napajanje. I da budem iskren, sumnjam da može stati u ovom slučaju, barem nema zakopčavanja za njega.
Hlađenje
Sistem hlađenja ovde je pasivan, odnosno u ovom računaru nema navijača, a rebrasto tijelo malog kompjutera odgovorno je za rasipanje topline. S obzirom na navedene zahtjeve za rasipanje topline procesora - TDP 7.5W, kućište se prilično dobro nosi sa odvođenjem topline. Što se tiče pregrijavanja, do sada se nisam susreo sa njim, kompjuter se nikada nije smrznuo niti isključio za 2 mjeseca. 
Merenja temperature su vršena pomoću senzora ugrađenog u procesor tokom svih testova, to je otprilike 80 minuta. Kao što se vidi iz merenja:
- minimalna temperatura bila 40°C
- Maksimalna temperatura bila 50°C
Gde margina do kritične temperature bio 50°C od maksimuma.
Odsustvo ventilatora i klasičnog hard diska znači potpuno odsustvo buke, za mene je to veliki plus.
operativni sistem
Računar je došao sa engleskim Windows 7 unaprijed instaliranim, kopija nije bila licencirana. Odmah sam instalirao Windows 8.1 x64 drajvere, sve je instalirano, jedino sam ih ažurirao. 
Linux sistemi rade na ovoj bebi, Ubuntu Live CD je počeo bez problema. Mislim da će sve ostale distribucije raditi jednako dobro.
U specifikacijama računara stoji da podržava stari dobri Windows XP, ali ja nisam instalirao ovaj sistem, tako da ne mogu tačno reći koliko ispravno radi i kako stoje stvari sa drajverima.
Performanse
Reći ću ti odmah Igrači - ovaj računar nije za vas! Kao što sam već pisao o grafici ovdje, Intel HD Graphics, ugrađena u procesor, nažalost neće pokretati moderne igre. Ali za neke igre to je sasvim dovoljno.
Ako odaberete računar koji bi zauzimao malo prostora za surfovanje internetom, za rad u kancelarijskim aplikacijama, za gledanje videa i slušanje muzike, za rad u Photoshopu i drugim grafičkim uređivačima - onda možete biti sigurni da će se ova beba lako snaći sa svim ovim zadacima!
Test performansi
Za mjerenje performansi koristili smo PerfomanceTest 8 test, možete ga preuzeti na ovoj stranici web stranice www.passmark.com, u ovom testu:
- Ukupni rezultat kompjuter 680.4-709.0
- CPU pokazao je rezultat 30% niži od Core2Duo E8400
- Graficka umjetnost, očekivano, slab, oko 2 puta sporiji od Radeon 6450
- Prema testu memorije zaostaje za DDR2 - 16%, od DDR3 - više od 37%
- Disk pokazao rezultate 2,5 puta brže od konvencionalnih diskova i 38% sporije od ostalih SSD diskova
Detaljni rezultati testa:
2D grafika:
3D grafika:
CPU:
Memorija:
Disk:
Konačan rezultat:
Prošlog marta, AlphaGo, program koji je razvio Google DeepMind, pobijedio je jednog od najboljih Go majstora na svijetu, Leeja Sedola. Ova serija igara postala je pokazatelj za šta su neuronske mreže sposobne. I pronalaze upotrebu u drugim (manje globalnim) aplikacijama, kao što su programi za otkrivanje zlonamjernog softvera ili prevođenje teksta u slikama.
Očekuje se da će tržište softvera koji koristi mogućnosti dubokog učenja premašiti milijardu dolara u bliskoj budućnosti. Stoga istraživači dizajniraju posebne čipove koji mogu podnijeti takve aplikacije.
Među njima se ističu Google, Nvidia, Qualcomm, itd. Ali danas bismo željeli govoriti o razvoju naučnika na Univerzitetu u Mičigenu - Michigan Micro Mote projektu - računar zapremine jedan kubni milimetar.
Izvršni direktor SoftBank-a Masayoshi Son je sugerirao da će do 2035. broj Internet of Things gadžeta dostići 1 bilion. Međutim, savremeni uređaji, kao što su kamere, mikrofoni, brave, termostati, imaju nedostatak – nisu u stanju da sami analiziraju informacije, pa ih neprestano prenose u oblak, trošeći energiju.
Istraživači sa Univerziteta u Mičigenu odlučili su da reše ovaj problem i naprave pametne i male računare sa senzorima za IoT.
„Teško je zamisliti koliko će podataka generisati trilion uređaja“, kaže profesor David Blaauw sa Univerziteta u Mičigenu. “Kreiranjem malih, energetski efikasnih senzora koji mogu analizirati u hodu, učinit ćemo naše okruženje sigurnijim i uštedjeti električnu energiju.”
Problem potrošnje energije mora riješiti kompjuter Michigan Micro Mote, koji je toliko mali da je po veličini uporediv sa zrnom pirinča.
Međutim, to je potpuno funkcionalan računarski sistem sposoban da djeluje kao pametni senzor. Na primjer, koristi se za praćenje intraokularnog tlaka.
Iznenađujuće mala snaga
Rješenje je bazirano na malom Phoenix procesoru s vrlo malom potrošnjom energije. Phoenix procesor je podijeljen na jezgru i periferne uređaje. Jezgro se sastoji od 8-bitnog CPU-a, 52 x 40-bitne memorije sa slučajnim pristupom podacima (DMEM), 64 x 10-bitne memorije sa slučajnim pristupom (IMEM) i 64 10-bitne memorije samo za čitanje (IROM). kao i jedinica za kontrolu snage.Periferija uključuje kontrolni tajmer i temperaturni senzor, ali se njihovom broju može dodati još 8 senzora, ovisno o traženoj funkcionalnosti.
Jezgra i periferni uređaji komuniciraju pomoću sistemske magistrale koja koristi jednostavan asinhroni protokol. Phoenix procesor većinu svog vremena provodi u režimu pripravnosti. Watchdog timer, koji je oscilator niske struje, budi procesor i započinje obradu i pohranjivanje očitavanja temperaturnog senzora. Nakon završetka zadatka, procesor se vraća u režim pripravnosti i čeka sljedeću naredbu - ovaj pristup može ozbiljno smanjiti potrošnju energije.
CPU i drugi logički moduli mogu se isključiti iz izvora napajanja kada njihove usluge nisu potrebne, ali memorija (IMEM i DMEM) ne može, jer mora pohraniti podatke upisane u nju. Stoga SRAM moduli ostaju glavni potrošači energije. Iz tog razloga, dizajneri koriste tehnike dizajnirane da smanje curenje struje, kao što su visoki naponski nivoi na ulazima tranzistora. U istu svrhu povećano je trajanje gejting impulsa.
Da bi dodatno smanjio potrošnju energije, DMEM radi sa takozvanom besplatnom listom. Ova lista, kojom upravlja CPU, sadrži informacije o korištenim linijama u DMEM memoriji. DMEM ima 26 prekidača (svaki spojen na 2 reda) koji selektivno isključuju struju u standby modu na osnovu stanja liste slobodne memorije.
Programeri su takođe optimizovali performanse CPU-a sa IMEM i DMEM. Za rad sa IMEM-om koristi se minimalan skup osnovnih naredbi. Dužina instrukcije je ograničena na 10 bita, pri čemu popularne operacije koriste fleksibilne metode adresiranja i manje popularne koje koriste implicitne operande. Procesor također uključuje podršku za hardversku kompresiju kako bi se maksimizirao kapacitet memorije.
Mapiranje adresa virtuelne memorije u DMEM-u se vrši korišćenjem fiksnog Huffmanovog algoritma. Sam DMEM je podijeljen na statičke i dinamički definirane blokove. Svakih 16 bajtova virtuelne memorije prima jedan red statičke sekcije. Ako upis u memoriju uzrokuje prelijevanje, višak se prenosi u dinamički odjeljak pomoću pokazivača.
Što se tiče ugrađenog temperaturnog senzora, njegov dijagram je prikazan na gornjoj slici. Temperaturno nezavisan izvor struje (Iref) i strujni izvor čija očitanja variraju u zavisnosti od apsolutne temperature (Iptat) povezani su na prstenasti oscilator koji pretvara informacije o temperaturi u impulse. Ovi signali se zatim unose u brojač za sumiranje, koji generiše digitalne podatke. Budući da vrijednost temperaturnog senzora ne mora biti dugo pohranjena, ona se isključuje tokom vremena mirovanja radi dalje uštede energije.
U svom radu, naučnici su testirali Phoenix procesor i otkrili da on troši 297 nW u aktivnom režimu i samo 29,6 pW u režimu pripravnosti.
Od čega je napravljen “sendvič”?
Osim procesora, Michigan Micro Mote ima još nekoliko "slojeva" koji obavljaju svoje funkcije. Jedan od njih su solarni paneli - solarna ćelija površine 1 kvadratni milimetar sposobna je proizvesti 20 nW snage.
Pored solarnih panela, uređaj se sastoji od kontrolnog modula, radio modula, interfejsa senzorskog sistema, samog procesora, baterije i elementa za kontrolu napajanja.
Slojevi međusobno komuniciraju koristeći posebno dizajnirano univerzalno sučelje zvano MBus. U ovom slučaju, naučnici mogu jednostavno zamijeniti jedan od slojeva drugim, implementirajući novu vrstu uređaja za praćenje. Ovaj dizajn značajno smanjuje troškove proizvodnje.
Put u mikrobudućnost
“Trenutno radimo na poboljšanju tehnologije za razmjenu poruka između računara,” kaže Blaauw. - Do sada smo uspeli da dostignemo razdaljinu od 20 metara. Ovo je ozbiljno poboljšanje, jer su prve verzije uređaja mogle prenositi informacije samo 50 centimetara."
Naučnici iz Mičigena demonstrirali su mogućnosti tehnologije na konferenciji ISSCC.
Kamen spoticanja za proširenje područja pokrivanja ostaju veličina antene i potreba za povećanjem snage za prijenos informacija na velike udaljenosti, što utiče na potrošnju energije.
Istraživači poduzimaju druge korake kako bi poboljšali mikroračunar. Na primjer, oni konstantno poboljšavaju memoriju uređaja – prethodne generacije Micro Motes-a koristile su samo 8 kilobajta SRAM-a, što ih je učinilo neprikladnim za audio i video obradu. Stoga je tim naučnika opremio nove računare sa 1 megabajtom fleš memorije.
Štaviše, jedan od Micro Mote uređaja predstavljenih na ISSCC-u imao je ugrađen procesor dubokog učenja. Mikrogadžet je mogao da kontroliše neuronsku mrežu dok je trošio samo 288 μW. Tipično, takvi zadaci zahtijevaju velike memorijske banke i računarsku snagu koju pružaju moderni GPU-ovi.
Blaauw kaže da njihov startup CubeWorks već pravi prototipove uređaja i istražuje tržište. Naučnici se nadaju da će za 2 godine postojati nadzorne kamere koje će moći da identifikuju traženog prestupnika među ljudima koji prolaze, kao i drugi pametni uređaji iz IoT svijeta.
