„Praf inteligent”: cum funcționează cel mai mic computer, Michigan Micro Mote. Cel mai mic computer din lume: fotografie, descriere, evaluare Calculatoare de dimensiunea palmei
Cu siguranță puțini oameni au crezut că există computere în lume ale căror dimensiuni nu depășesc un card bancar. Crezi că acest lucru este nerealist? Dar nu. PC-uri similare există și, mai mult, unul dintre ele a fost prezentat chiar anul acesta. Cu toate acestea, de ce să nu parcurgeți toate modelele cunoscute de PC-uri „mici”? În materialul de astăzi vom vorbi despre care sunt cele mai mici computere din lume. Va fi interesant și informativ. Merge!
C.H.I.P.
Deci, lista de astăzi se deschide cu un computer de la compania C.H.I.P. Acest dispozitiv a fost creat în 2015. Dimensiunile computerului sunt uimitoare - 45 x 30 mm. Astfel, cel mai mic computer din lume poate fi ușor plasat într-un portofel, buzunar sau cutie de chibrituri.
Computerul este alimentat de un procesor GR8. Frecvența ceasului este de 1 GHz. Capacitatea RAM este de 256/512 MB, iar hard disk-ul are o capacitate de până la 4 GB. Există, de asemenea, module Wi-Fi și Bluetooth încorporate.
C.H.I.P. este conectat printr-o placă de bază specială care are un port USB. De asemenea, puteți conecta un monitor extern, tastatură, mouse, difuzoare și cablu Ethernet la placă.
Creatorii C.H.I.P. mai susțin că dacă conectați 1-2 gamepad-uri wireless la computerul lor, puteți juca cu ușurință multe jocuri retro care rulează sub DOS. În general, „cipul” nu este o problemă potrivită pentru unele lucrări simple de birou, vizualizarea fișierelor multimedia și alte sarcini nu prea complexe.
Costul unui computer în acest moment este de 16 dolari (1000 de ruble) excluzând placa de bază.
Edison
Al doilea din lume despre care se va discuta este Edison de la Intel. Compania de producție de procesoare de renume mondial nu a putut să stea deoparte când computerele mici au început să apară în lume și a decis să-și dea răspunsul. Prima prezentare a Edison a avut loc în 2014, iar vânzările în masă au început deja în 2015.
Dimensiunile computerului Intel sunt chiar mai mici decât cele ale Cipului - 35 x 25 mm. Ce ai reușit să așezi pe o bucată atât de mică de tablă? Da, de fapt, întregul set standard: un procesor cu 2 nuclee Silvermont cu o frecvență de 500 MHz, 4 GB memorie pentru drive, 1 GB RAM și module pentru Wi-Fi și Bluetooth. O antenă pentru Wi-Fi, apropo, poate fi de două tipuri - încorporată și externă.
Edison este instalat pe o placă specială, care este inclusă în kit. Plăcile pot fi diferite, dar cea mai comună este compatibilă cu Arduino. Acest computer se conectează destul de ușor prin porturile USB de pe placă. În loc de sistemul de operare standard, puteți instala orice unul personalizat la discreția dvs.
După cum asigură dezvoltatorul, Intel, un magazin special de aplicații va fi creat pentru Edison în viitor, similar cu Google Play sau Apple Store. Capacitățile computerului sunt, de asemenea, destul de bune - este potrivit nu numai pentru muncă, ci și pentru divertisment.
CuBox-I 4 x 4
Dispozitivul CuBox este pe locul trei ca cel mai mic computer din lume. În aparență, amintește mai mult de un computer compact într-o carcasă. Dimensiunile „bebelușului” sunt 50 x 50 x 50 mm. Carcasa are conectori HDMI, un slot pentru un card de memorie micro-SD și un conector pentru cablul de alimentare.
În ceea ce privește caracteristicile tehnice, procesorul folosit aici este un cip Freescale iMX6, construit pe arhitectura Cortex A9. Frecvența sa de ceas este de 1,0-1,2 GHz. Există chiar și un cip grafic separat care acționează ca un accelerator video - Vivante GC2000. PC-ul are 4 GB RAM. În ceea ce privește hard disk-ul, se folosește un card de memorie micro-SD. Apropo, kitul vine imediat cu un card de 8 GB. Toate tehnologiile wireless sunt acceptate. Cubul rulează pe sistemul de operare Android, versiunea 4.4. Din păcate, nu se știe dacă va exista o actualizare la 5.1 și o versiune ulterioară.
Din punct de vedere al capacităților, CuBox este foarte comparabil cu tabletele, doar că mult mai bine din punct de vedere al performanței. Dezavantajul, probabil, este incapacitatea de a lucra direct cu fișierele exe și de a reinstala sistemul de operare pe oricare altul. În ceea ce privește costul, puteți cumpăra un CuBox pentru 150-170 de dolari (9500 - 10790 ruble).
Michigan MicroMote
Michigan Micro Mote este numele celui mai mic computer din lume, care se află pe penultimul loc pe lista de astăzi. Până de curând, acest dispozitiv special era considerat cel mai mic. Dimensiunile Micro Mote sunt pur și simplu uimitoare - doar 1 mm cub. Chiar și o sămânță sau un bob de grâu este mai mare decât acest PC.
Totuși, cu ce se poate lăuda Micro Mote? Ei bine, există un procesor Phoenix, care este împărțit în 2 părți. Unul acționează ca CPU, iar celălalt este direct responsabil pentru periferice, dispozitive de stocare și unitatea de gestionare a energiei.
Capacitățile acestui computer sunt mai potrivite pentru anumite scopuri industriale sau dispozitive portabile. Luați împreună, poate servi ca diverși senzori, de exemplu, pentru a măsura temperatura, presiunea etc. PC-ul este, de asemenea, capabil să facă fotografii, să caute minerale și să controleze diverse componente electronice. Computerul, apropo, este „alimentat” de energie solară, deci este și ecologic.
IBM
Ei bine, am ajuns pe ultimul loc, care adăpostește cu mândrie cel mai mic computer din lume de la IBM. Dimensiunile PC-ului sunt de 1 x 1 mm, ceea ce este chiar mai mic decât un cristal din aceeași sare.
Merită să spunem imediat că scopul principal al dispozitivului este industria, gadgeturile inteligente și alte produse electronice. Adică, nu veți putea folosi un computer acasă. Puterea PC-ului, așa cum susțin dezvoltatorii de la IBM, este comparabilă cu procesoarele din anii 90, ceea ce este destul de bun pentru un astfel de dispozitiv. Procesorul este echipat cu sute de mii de microtranzistoare, RAM de tip SRAM, un fotomodul pentru alimentare, un indicator LED pentru notificare și trimitere de informații etc. Este curios că procesorul are încorporat un modul blockchain cu care computerul functioneaza perfect.
Și iată, de fapt, o fotografie cu cel mai mic computer din lume:
Dezvoltatorii susțin, de asemenea, că micul lor computer poate fi folosit cu ușurință ca cip pentru urmărirea trimiterilor poștale, ca „creier” pentru controlul unei case inteligente, mașini, aeronave și, bineînțeles, ca inteligență artificială, care până acum se poate ocupa doar sarcini simple, cum ar fi sortarea și procesarea datelor, dar în viitor IBM promite să extindă capacitățile.
Calculatoarele mici nu sunt încă foarte populare, dar sunt sigur că mulți utilizatori le vor aprecia. Personal, m-am uitat anterior la computere mici, dar la acel moment nu exista un mini computer Windows la vânzare care să poată înlocui un computer desktop.
Desigur, există laptopuri care sunt compacte și versatile și pot înlocui unitatea de sistem. Dar pentru mine în laptopuri ieftine exista 2 dezavantaje serioase:
- Laptopurile au o diagonală a ecranului mică și rezoluție scăzută. Calitatea afișajului este foarte scăzută; dacă devii de la un unghi drept, imaginea se estompează.
- Laptopurile ieftine nu au SSD-uri, iar acesta este un dezavantaj serios pentru performanță.
Desigur, un laptop nu este înlocuibil în călătorii, și am un laptop pe care îl iau cu mine, dar când vine vorba de a-l folosi acasă, pentru mine personal, un monitor cu diagonală mare, rezoluție mare și matrice IPS este mai bine. Acestea sunt motivele pentru care am ales un mini PC. 
Să vorbim despre totul în ordine, astăzi vorbim despre un mic computer silentios care poate înlocui unitatea de sistem:
Mini computerul vine într-o cutie mică, 
Pachetul include: 
1 - computerul în sine
2 - alimentare
Cablu 3 - 220V
4 - două antene Wi-FI, șuruburi de montare. Separat, de la același vânzător am cumpărat o montură VESA pentru monitor.
5 - șuruburi de montare
6 — Suport VESA (nu este inclus, trebuie comandat separat)
Dimensiuni
După cum ați observat deja, dimensiunile computerului sunt foarte compacte 14 x 11 x 3,5 cm, dimensiunile sunt comparabile cu dimensiunile unui hard disk de 3,5″ pentru un computer desktop: 
Specificații
În general, puteți cumpăra acest mic computer în diferite configurații, vă voi oferi link-uri către ele mai jos. Între timp, vom vorbi despre acest caz concret.
Conectori externi
Toți conectorii sunt amplasați la două capete opuse.
Pe de o parte 
- butonul de pornire
- conector de alimentare
- 1 port USB 3.0
- 4 porturi USB 2.0
Din partea cealaltă 
- 2 conectori de antenă
- Ieșire audio de 3,5 inchi
- Mufă pentru microfon de 3,5 inchi
- Adaptor de rețea RJ-45
- Ieșire HDMI
- Ieșire VGA
Ce e inauntru
Dacă ne uităm în interiorul mini computerului, vom vedea că totul în interior este compact. Aici puteți vedea 1 slot SO-DIMM cu un modul de memorie, un conector mSATA cu o unitate SSD introdusă, un conector Mini PCIE în care este introdus un modul Wi-Fi. 
Există, de asemenea, un conector SATA pentru conectarea unui hard disk și un conector de alimentare non-standard pentru hard disk. Nu am încercat să conectez o unitate suplimentară pentru că nu exista cablu de alimentare. Și să fiu sincer, mă îndoiesc că se poate încadra în acest caz, cel puțin nu există elemente de prindere pentru el.
Răcire
Sistemul de răcire de aici este pasiv, adică în acest computer nu sunt fani, iar corpul cu nervuri al unui computer mic este responsabil pentru disiparea căldurii. Având în vedere cerințele declarate pentru disiparea căldurii procesorului - TDP 7.5W, carcasa face față destul de bine disipării căldurii. În ceea ce privește supraîncălzirea, până acum nu am întâlnit-o; computerul nu s-a înghețat sau s-a oprit niciodată în 2 luni. 
Măsurătorile de temperatură au fost făcute folosind senzorul încorporat în procesor în timpul tuturor testelor, aceasta este de aproximativ 80 de minute. După cum se vede din măsurători:
- temperatura minima a fost de 40°C
- Temperatura maxima a fost de 50°C
în care marjă până la temperatura critică a fost de 50°C de la maxim.
Absența unui ventilator și a unui hard disk clasic înseamnă o absență completă a zgomotului, pentru mine acesta este un mare plus.
sistem de operare
Computerul a venit cu Windows 7 englezesc preinstalat, copia nu era licențiată. Am instalat imediat driverele Windows 8.1 x64, totul a fost instalat, singurul lucru pe care l-am făcut a fost să le actualizez. 
Sistemele Linux funcționează pe acest copil, Ubuntu Live CD a pornit fără probleme. Cred că toate celelalte distribuții vor funcționa la fel de bine.
Specificațiile computerului afirmă că suportă vechiul Windows XP, dar nu am instalat acest sistem, așa că nu pot spune exact cât de corect funcționează și cum stau lucrurile cu driverele.
Performanţă
Îți spun imediat Jucători - acest computer nu este pentru tine! După cum am scris deja despre grafică aici, Intel HD Graphics, încorporat în procesor, din păcate nu va rula jocuri moderne. Dar pentru unele jocuri este destul.
Dacă alegeți un computer care să ocupe puțin spațiu pentru a naviga pe internet, pentru a lucra în aplicații de birou, pentru a viziona videoclipuri și a asculta muzică, pentru a lucra în Photoshop și alte editoare grafice - atunci puteți fi sigur că acest copil se va descurca cu ușurință. cu toate aceste sarcini!
Test de performanță
Pentru a măsura performanța, am folosit testul PerfomanceTest 8, îl puteți descărca de pe această pagină a site-ului www.passmark.com, în acest test:
- Scor general calculator 680.4-709.0
- CPU a arătat un rezultat cu 30% mai mic decât Core2Duo E8400
- Arte grafice, așa cum era de așteptat, slab, de aproximativ 2 ori mai lent decât Radeon 6450
- Conform testului de memorie rămâne în urmă cu DDR2 - 16%, față de DDR3 - mai mult de 37%
- Disc au arătat rezultate de 2,5 ori mai rapide decât unitățile convenționale și cu 38% mai lente decât alte unități SSD
Rezultate detaliate ale testelor:
Grafică 2D:
Grafică 3D:
CPU:
Memorie:
Disc:
Rezultat final:
În martie trecut, AlphaGo, un program dezvoltat de Google DeepMind, l-a învins pe unul dintre cei mai buni maeștri Go din lume, Lee Sedol. Această serie de jocuri a devenit un indicator al de ce sunt capabile rețelele neuronale. Și își găsesc utilizare în alte aplicații (mai puțin globale), cum ar fi programele de detectare a programelor malware sau de traducere a textului în imagini.
Piața software-ului care utilizează capabilități de învățare profundă este de așteptat să depășească 1 miliard de dolari în viitorul apropiat. Prin urmare, cercetătorii proiectează cipuri speciale care pot face față unor astfel de aplicații.
Printre acestea se remarcă Google, Nvidia, Qualcomm etc.. Dar astăzi am dori să vorbim despre dezvoltarea oamenilor de știință de la Universitatea din Michigan - proiectul Michigan Micro Mote - un computer cu un volum de un milimetru cub.
CEO-ul SoftBank, Masayoshi Son, a sugerat că până în 2035 numărul de gadgeturi pentru Internetul lucrurilor va ajunge la 1 trilion. Cu toate acestea, dispozitivele moderne, precum camerele, microfoanele, încuietorii, termostatele, au un dezavantaj - nu sunt capabile să analizeze informațiile singure, așa că le transmit în mod constant în nor, irosind energie.
Cercetătorii de la Universitatea din Michigan și-au propus să rezolve această problemă și să realizeze computere inteligente și mici cu senzori pentru IoT.
„Este greu de imaginat câte date vor genera un trilion de dispozitive”, spune David Blaauw, profesor de la Universitatea din Michigan. „Prin crearea unor senzori mici, eficienți din punct de vedere energetic, care pot analiza din mers, ne vom face mediul mai sigur și vom economisi electricitate.”
Este problema consumului de energie care trebuie rezolvată de computerul Michigan Micro Mote, care este atât de mic încât este comparabil ca mărime cu un bob de orez.
Cu toate acestea, este un sistem de calcul complet funcțional, capabil să acționeze ca un senzor inteligent. De exemplu, este folosit pentru a monitoriza presiunea intraoculară.
Putere surprinzător de scăzută
Soluția se bazează pe un procesor Phoenix minuscul cu un consum foarte scăzut de energie. Procesorul Phoenix este împărțit în nucleu și periferice. Nucleul constă dintr-un procesor de 8 biți, 52 x 40 de biți memorie cu acces aleatoriu la date (DMEM), 64 x 10 biți memorie cu acces aleatoriu (IMEM) și 64 de 10 biți memorie pentru instrucțiuni numai pentru citire (IROM). precum și unitatea de control al puterii.Periferia include un cronometru de control și un senzor de temperatură, dar la numărul lor pot fi adăugați încă 8 senzori, în funcție de funcționalitatea necesară.
Nucleul și perifericele comunică folosind o magistrală de sistem care utilizează un protocol asincron simplu. Procesorul Phoenix își petrece cea mai mare parte a timpului în modul gata. Timer-ul watchdog, care este un oscilator cu curent scăzut, trezește procesorul și începe procesarea și stocarea citirilor senzorului de temperatură. După finalizarea unei sarcini, procesorul revine în modul gata și așteaptă următoarea comandă - această abordare poate reduce serios consumul de energie.
CPU și alte module logice pot fi deconectate de la sursele de alimentare atunci când serviciile lor nu sunt necesare, dar memoria (IMEM și DMEM) nu, deoarece trebuie să stocheze datele scrise în ea. Prin urmare, modulele SRAM rămân principalii consumatori de energie. Din acest motiv, proiectanții folosesc tehnici concepute pentru a reduce scurgerea curentului, cum ar fi nivelurile înalte de tensiune la intrările tranzistoarelor. În același scop, durata pulsului de gating a fost mărită.
Pentru a reduce și mai mult consumul de energie, DMEM funcționează cu o așa-numită listă gratuită. Această listă, gestionată de CPU, conține informații despre liniile utilizate în memoria DMEM. DMEM are 26 de comutatoare (fiecare conectat la 2 rânduri) care opresc selectiv curentul în modul de așteptare în funcție de starea listei de memorie liberă.
Dezvoltatorii au optimizat și performanța procesorului cu IMEM și DMEM. Pentru a lucra cu IMEM, se folosește un set minim de comenzi de bază. Lungimea instrucțiunii este limitată la 10 biți, operațiunile populare folosind metode flexibile de adresare și cele mai puțin populare folosind operanzi impliciti. Procesorul include și suport de compresie hardware pentru a maximiza capacitatea de memorie.
Maparea adreselor de memorie virtuală în DMEM se face folosind un algoritm Huffman fix. DMEM în sine este împărțit în blocuri statice și definite dinamic. Fiecare 16 octeți de memorie virtuală primesc un rând de secțiune statică. Dacă o scriere în memorie provoacă o depășire, excesul este transferat în secțiunea dinamică prin pointer.
În ceea ce privește senzorul de temperatură încorporat, diagrama acestuia este prezentată în figura de mai sus. O sursă de curent independentă de temperatură (Iref) și o sursă de curent ale cărei citiri variază în funcție de temperatura absolută (Iptat) sunt conectate la un oscilator inel care convertește informațiile despre temperatură în impulsuri. Aceste semnale sunt apoi transmise unui contor sumator, care generează date digitale. Deoarece valoarea senzorului de temperatură nu trebuie să fie stocată pentru o perioadă lungă de timp, acesta se oprește în timpul inactiv pentru a economisi și mai mult energie.
În munca lor, oamenii de știință au testat procesorul Phoenix și au descoperit că acesta consumă 297 nW în modul activ și doar 29,6 pW în modul gata.
Din ce este făcut „sandvișul”?
Pe lângă procesor, Michigan Micro Mote are câteva alte „straturi” care își îndeplinesc funcțiile. Unul dintre ele este panourile solare - o celulă solară cu o suprafață de 1 milimetru pătrat este capabilă să producă 20 nW de putere.
Pe lângă panourile solare, dispozitivul constă dintr-un modul de control, un modul radio, o interfață de sistem cu senzori, procesorul în sine, o baterie și un element de control al puterii.
Straturile comunică între ele folosind o interfață universală special concepută, numită MBus. În acest caz, oamenii de știință pot pur și simplu înlocui unul dintre straturi cu altul, implementând un nou tip de dispozitiv de urmărire. Acest design reduce semnificativ costurile de producție.
Calea către un microviitor
„În prezent, lucrăm la îmbunătățirea tehnologiei de mesagerie între computere”, spune Blaauw. - Până acum am reușit să ajungem la o distanță de 20 de metri. Aceasta este o îmbunătățire serioasă, deoarece primele versiuni ale dispozitivului puteau transmite informații doar pe 50 de centimetri.”
Oamenii de știință din Michigan au demonstrat capacitățile tehnologiei la conferința ISSCC.
Piesele de poticnire pentru extinderea zonei de acoperire rămân dimensiunea antenei și nevoia de a crește puterea de transmitere a informațiilor pe distanțe lungi, ceea ce afectează consumul de energie.
Cercetătorii iau alți pași pentru a îmbunătăți microcalculatorul. De exemplu, îmbunătățesc în mod constant memoria dispozitivului - generațiile anterioare de Micro Motes foloseau doar 8 kilobytes de SRAM, ceea ce le făcea nepotrivite pentru procesarea audio și video. Prin urmare, echipa de oameni de știință a echipat noile computere cu 1 megaoctet de memorie flash.
Mai mult, unul dintre dispozitivele Micro Mote prezentate la ISSCC avea la bord un procesor de deep learning. Microgadget-ul a putut controla o rețea neuronală în timp ce consuma doar 288 μW. De obicei, astfel de sarcini necesită bănci mari de memorie și putere de calcul furnizată de GPU-urile moderne.
Blaauw spune că startup-ul lor, CubeWorks, face deja prototipuri de dispozitive și face cercetări de piață. Oamenii de știință speră că în 2 ani vor exista camere de supraveghere capabile să identifice un infractor căutat chiar printre oamenii care trec pe acolo și alte dispozitive inteligente din lumea IoT.
