»Pametni prah«: kako deluje najmanjši računalnik Michigan Micro Mote. Najmanjši računalnik na svetu: fotografija, opis, ocena Računalniki velikosti dlani
Gotovo je le malokdo pomislil, da na svetu obstajajo računalniki, katerih dimenzije ne presegajo bančne kartice. Se vam zdi to nerealno? Vendar ne. Podobni osebni računalniki obstajajo, poleg tega je bil eden izmed njih predstavljen prav letos. Vendar, zakaj ne bi pregledali vseh znanih modelov »majhnih« osebnih računalnikov? V današnjem gradivu bomo govorili o tem, kateri najmanjši računalniki obstajajo na svetu. Zanimivo in poučno bo. Pojdi!
C.H.I.P.
Torej, današnji seznam se odpre z računalnikom podjetja C.H.I.P. Ta naprava je bila ustvarjena leta 2015. Dimenzije računalnika so neverjetne - 45 x 30 mm. Tako lahko najmanjši računalnik na svetu enostavno spravimo v denarnico, žep ali škatlico za vžigalice.
Računalnik poganja procesor GR8. Urna frekvenca je 1 GHz. Kapaciteta RAM-a je 256/512 MB, trdi disk pa ima kapaciteto do 4 GB. Vgrajena sta tudi modula Wi-Fi in Bluetooth.
C.H.I.P. je povezan preko posebne osnovne plošče, ki ima USB priključek. Na ploščo lahko priključite tudi zunanji monitor, tipkovnico, miško, zvočnike in ethernetni kabel.
Ustvarjalci C.H.I.P. tudi trdijo, da če na njihov računalnik povežete 1-2 brezžična igralna ploščka, lahko preprosto igrate številne retro igre, ki delujejo pod DOS-om. Na splošno je "čip" brez težav primeren za nekaj preprostega pisarniškega dela, ogled večpredstavnostnih datotek in drugih ne preveč zapletenih nalog.
Cena računalnika je trenutno 16 dolarjev (1000 rubljev) brez matične plošče.
Edison
Drugi na svetu, o katerem bo govora, je Edison iz Intela. Svetovno znano podjetje za proizvodnjo procesorjev ni moglo stati ob strani, ko so se na svetu začeli pojavljati majhni osebni računalniki, in se je odločilo dati svoj odgovor. Prva predstavitev Edisona je potekala leta 2014, množična prodaja pa se je začela že leta 2015.
Dimenzije računalnika Intel so celo manjše kot pri čipu - 35 x 25 mm. Kaj vam je uspelo postaviti na tako majhen košček table? Da, pravzaprav celoten standardni nabor: procesor z 2 jedri Silvermont s frekvenco 500 MHz, 4 GB pomnilnika za pogon, 1 GB RAM-a in moduli za Wi-Fi in Bluetooth. Mimogrede, antena za Wi-Fi je lahko dveh vrst - vgrajena in zunanja.
Edison je nameščen na posebni plošči, ki je priložena kompletu. Plošče so lahko različne, vendar je najpogostejša združljiva z Arduino. Ta računalnik se precej enostavno poveže prek vrat USB na plošči. Namesto standardnega OS lahko po lastni presoji namestite katerega koli po meri.
Kot zagotavlja razvijalec, Intel, bodo za Edison v prihodnosti ustvarili posebno trgovino z aplikacijami, podobno kot Google Play ali Apple Store. Tudi zmogljivosti računalnika so precej dobre – primeren je ne le za delo, ampak tudi za zabavo.
CuBox-I 4 x 4
Naprava CuBox je na tretjem mestu kot najmanjši računalnik na svetu. Po videzu bolj spominja na kompakten računalnik v ohišju. Dimenzije "dojenčka" so 50 x 50 x 50 mm. Etui ima priključke HDMI, režo za pomnilniško kartico micro-SD in priključek za napajalni kabel.
Kar zadeva tehnične lastnosti, je tukaj uporabljeni procesor Freescale iMX6, zgrajen na arhitekturi Cortex A9. Njegova urna frekvenca je 1,0-1,2 GHz. Obstaja celo ločen grafični čip, ki deluje kot video pospeševalnik - Vivante GC2000. Računalnik ima 4 GB RAM-a. Kot trdi disk se uporablja pomnilniška kartica micro-SD. Mimogrede, v kompletu je takoj priložena 8 GB kartica. Podprte so vse brezžične tehnologije. Cube deluje na operacijskem sistemu Android, različica 4.4.Žal ni znano, ali bo prišlo do posodobitve na 5.1 in višje.
Po zmogljivostih je CuBox zelo primerljiv s tablicami, le po zmogljivosti veliko boljši. Slaba stran je morda nezmožnost neposrednega dela z datotekami exe in ponovne namestitve OS v kateri koli drug. Kar se tiče stroškov, lahko CuBox kupite za 150-170 dolarjev (9500 - 10790 rubljev).
Michigan MicroMote
Michigan Micro Mote je ime najmanjšega računalnika na svetu, ki se na današnjem seznamu nahaja na predzadnjem mestu. Do nedavnega je ta naprava veljala za najmanjšo. Dimenzije Micro Mote so preprosto neverjetne - le 1 kubični mm. Tudi seme ali pšenično zrno je večje od tega računalnika.
Vendar, s čim se lahko pohvali Micro Mote? No, tu je procesor Phoenix, ki je razdeljen na 2 dela. Ena deluje kot CPE, druga pa je neposredno odgovorna za zunanje naprave, naprave za shranjevanje in enoto za upravljanje porabe energije.
Zmogljivosti tega računalnika so primernejše za nekatere industrijske namene ali prenosne naprave. Skupaj lahko služi kot različna tipala, na primer za merjenje temperature, tlaka itd. Računalnik je sposoben tudi fotografirati, iskati minerale in krmiliti različno elektroniko. Računalnik, mimogrede, "poganja" sončna energija, zato je tudi okolju prijazen.
IBM
Pa smo prispeli do zadnjega mesta, kjer ponosno domuje najmanjši računalnik na svetu podjetja IBM. Dimenzije PC-ja so 1 x 1 mm, kar je celo manj kot kristal iste soli.
Takoj je vredno reči, da je glavni namen naprave industrija, pametni pripomočki in druga elektronika. To pomeni, da doma ne boste mogli uporabljati računalnika. Moč osebnega računalnika je, kot trdijo razvijalci pri IBM, primerljiva s procesorji iz 90. let, kar je za tako napravo kar dobro. Procesor je opremljen s stotisoči mikrotranzistorjev, RAM tipa SRAM, fotomodulom za napajanje, LED indikatorjem za obveščanje in pošiljanje informacij itd. Zanimivo je, da ima procesor vgrajen modul blockchain, s katerim računalnik deluje odlično.
In tukaj je pravzaprav fotografija najmanjšega računalnika na svetu:
Razvijalci še trdijo, da je njihov majhen računalnik brez težav mogoče uporabiti kot čip za sledenje poštnih pošiljk, kot "možgane" za nadzor pametnega doma, avtomobila, letala in seveda kot umetno inteligenco, ki zaenkrat zmore le enostavna opravila, kot sta razvrščanje in obdelava podatkov, v prihodnosti pa IBM obljublja razširitev zmogljivosti.
Majhni računalniki še niso zelo priljubljeni, vendar sem prepričan, da jih bo veliko uporabnikov cenilo. Osebno sem se že prej oziral po majhnih računalnikih, vendar takrat v prodaji ni bilo mini Windows računalnika, ki bi nadomestil namizni računalnik.
Seveda obstajajo prenosniki, ki so kompaktni in vsestranski in lahko nadomestijo sistemsko enoto. Ampak zame notri poceni prenosniki obstajata 2 resni slabosti:
- Prenosniki imajo majhno diagonalo zaslona in nizko ločljivost. Kakovost prikaza je zelo nizka, če odstopate od pravega kota, slika zbledi.
- Poceni prenosniki nimajo pogonov SSD, kar je resna pomanjkljivost za zmogljivost.
Prenosnik seveda ni nadomestljiv na potovanjih in imam prenosnik, ki ga vzamem s seboj, ko pa ga uporabljam doma, je zame osebno monitor z veliko diagonalo, visoko ločljivostjo in IPS matriko. bolje. To so razlogi, zakaj sem izbral mini PC. 
Pogovorimo se o vsem po vrsti, danes govorimo o tihem majhnem računalniku, ki lahko nadomesti sistemsko enoto:
Mini računalnik je v majhni škatli, 
Komplet vsebuje: 
1 - sam računalnik
2 - napajalnik
3 - 220V kabel
4 - dve Wi-FI anteni, pritrdilni vijaki. Ločeno sem od istega prodajalca kupil nosilec VESA za monitor.
5 - pritrdilni vijaki
6 — Nosilec VESA (ni priložen, naročiti ga je treba posebej)
Dimenzije
Kot ste že opazili, so dimenzije računalnika zelo kompaktne 14 x 11 x 3,5 cm, dimenzije pa so primerljive z dimenzijami 3,5″ trdega diska za namizni računalnik: 
Specifikacije
Na splošno lahko ta majhen računalnik kupite v različnih konfiguracijah, spodaj bom navedel povezave do njih. Medtem bomo govorili o tem konkretnem primeru.
Zunanji priključki
Vsi priključki so nameščeni na dveh nasprotnih koncih.
Na eni strani 
- gumb za prižig
- priključek za napajanje
- 1 vrata USB 3.0
- 4 vrata USB 2.0
Z druge strani 
- 2 priključka za anteno
- 3,5″ avdio izhod
- 3,5″ priključek za mikrofon
- Omrežni adapter RJ-45
- HDMI izhod
- VGA izhod
Kaj je notri
Če pogledamo v notranjost mini računalnika, bomo videli, da je vse v notranjosti kompaktno. Tukaj lahko vidite 1 SO-DIMM režo s pomnilniškim modulom, mSATA konektor z vstavljenim SSD diskom, Mini PCIE konektor v katerega je vstavljen Wi-Fi modul. 
Na voljo je tudi priključek SATA za priključitev trdega diska in nestandardni napajalni konektor za trdi disk. Dodatnega pogona nisem poskusil priključiti, ker ni bilo napajalnega kabla. In če sem iskren, dvomim, da se lahko prilega v tem primeru, vsaj zanj ni pritrdilnih elementov.
Hlajenje
Hladilni sistem tukaj je pasiven, torej v tem računalniku ni navijačev, rebrasto ohišje majhnega računalnika pa je odgovorno za odvajanje toplote. Glede na navedene zahteve glede odvajanja toplote procesorja - TDP 7,5W, se ohišje kar dobro spopada z odvajanjem toplote. Kar se pregrevanja tiče, do sedaj še nisem naletel nanj; računalnik v 2 mesecih še nikoli ni zmrznil ali se izklopil. 
Meritve temperature so potekale s senzorjem, vgrajenim v procesor, med vsemi testi, to je približno 80 minut. Kot je razvidno iz meritev:
- minimalna temperatura je bila 40°C
- Najvišja temperatura je bila 50°C
pri čemer rob do kritične temperature je bila 50°C od najvišje.
Odsotnost ventilatorja in klasičnega trdega diska pomeni popolno odsotnost hrupa, zame je to velik plus.
operacijski sistem
Na računalniku je bil prednameščen angleški Windows 7, kopija ni bila licenčna. Takoj sem namestil gonilnike za Windows 8.1 x64, vse je bilo nameščeno, samo posodobil sem jih. 
Sistemi Linux delujejo na tem otroku, Ubuntu Live CD se je zagnal brez težav. Mislim, da bodo vse druge distribucije delovale enako dobro.
V specifikacijah računalnika piše, da podpira dobri stari Windows XP, vendar tega sistema nisem namestil, zato ne morem natančno reči, kako pravilno deluje in kako je z gonilniki.
Izvedba
Takoj ti povem Igralci iger - ta računalnik ni za vas! Kot sem že napisal o grafiki tukaj, Intel HD Graphics, vgrajena v procesor, žal ne bo poganjala sodobnih iger. Toda za nekatere igre je to povsem dovolj.
Če izberete računalnik, ki bi zavzel malo prostora za brskanje po internetu, za delo v pisarniških aplikacijah, za gledanje videoposnetkov in poslušanje glasbe, za delo v Photoshopu in drugih grafičnih urejevalnikih - potem ste lahko prepričani, da se bo ta dojenček zlahka spopadel z vsemi temi nalogami!
Test delovanja
Za merjenje uspešnosti smo uporabili test PerfomanceTest 8, ki ga lahko prenesete na tej strani spletnega mesta www.passmark.com, v tem testu:
- Skupna ocena računalnik 680.4-709.0
- procesor pokazal 30% nižji rezultat kot Core2Duo E8400
- Grafične umetnosti, kot je bilo pričakovano, šibek, približno 2-krat počasnejši od Radeon 6450
- Glede na test spomina zaostajanje za DDR2 - 16%, od DDR3 - več kot 37%
- Disk pokazal rezultate 2,5-krat hitrejše od običajnih diskov in 38 % počasnejše od drugih pogonov SSD
Podrobni rezultati testa:
2D grafika:
3D grafika:
procesor:
Spomin:
Disk:
Končni rezultat:
Lani marca je AlphaGo, program, ki ga je razvil Google DeepMind, premagal enega najboljših Go mojstrov na svetu Leeja Sedola. Ta serija iger je postala pokazatelj, česa so zmožne nevronske mreže. Uporabljajo se tudi v drugih (manj globalnih) aplikacijah, kot so programi za odkrivanje zlonamerne programske opreme ali prevajanje besedila v slikah.
Pričakuje se, da bo trg programske opreme, ki uporablja zmožnosti globokega učenja, v bližnji prihodnosti presegel milijardo dolarjev. Zato raziskovalci oblikujejo posebne čipe, ki lahko obvladajo takšne aplikacije.
Med njimi izstopajo Google, Nvidia, Qualcomm itd.. Danes pa bi radi govorili o razvoju znanstvenikov Univerze v Michiganu – projektu Michigan Micro Mote – računalniku s prostornino enega kubičnega milimetra.
Generalni direktor SoftBank Masayoshi Son je predlagal, da bo do leta 2035 število pripomočkov interneta stvari doseglo 1 bilijon. Sodobne naprave, kot so kamere, mikrofoni, ključavnice, termostati, pa imajo pomanjkljivost – ne zmorejo same analizirati informacij, zato jih nenehno prenašajo v oblak in pri tem trošijo energijo.
Raziskovalci z Univerze v Michiganu so se odločili rešiti ta problem in narediti pametne in majhne računalnike s senzorji za IoT.
"Težko si je predstavljati, koliko podatkov bo ustvarilo bilijon naprav," pravi David Blaauw, profesor Univerze v Michiganu. "Z ustvarjanjem majhnih, energetsko učinkovitih senzorjev, ki lahko sproti analizirajo, bomo naše okolje naredili varnejše in prihranili elektriko."
Prav problem porabe energije mora rešiti računalnik Michigan Micro Mote, ki je tako majhen, da je po velikosti primerljiv z riževim zrnom.
Vendar je to popolnoma funkcionalen računalniški sistem, ki lahko deluje kot pametni senzor. Na primer, uporablja se za spremljanje intraokularnega tlaka.
Presenetljivo nizka moč
Rešitev temelji na majhnem procesorju Phoenix z zelo nizko porabo energije. Procesor Phoenix je razdeljen na jedro in periferne enote. Jedro je sestavljeno iz 8-bitnega CPE-ja, 52 x 40-bitnega podatkovnega pomnilnika z naključnim dostopom (DMEM), 64 x 10-bitnega pomnilnika z naključnim dostopom (IMEM) in 64 10-bitnega pomnilnika samo za branje navodil (IROM). , kot kot tudi enoto za krmiljenje moči.Periferija vključuje krmilni časovnik in temperaturni senzor, vendar se lahko k njihovemu številu doda še 8 senzorjev, odvisno od želene funkcionalnosti.
Jedro in zunanje naprave komunicirajo s pomočjo sistemskega vodila, ki uporablja preprost asinhroni protokol. Procesor Phoenix večino časa preživi v stanju pripravljenosti. Watchdog timer, ki je oscilator nizkega toka, zbudi procesor ter začne obdelovati in shranjevati odčitke senzorja temperature. Po opravljeni nalogi se procesor vrne v način pripravljenosti in čaka na naslednji ukaz - ta pristop lahko resno zmanjša porabo energije.
CPU in druge logične module je mogoče izključiti iz napajalnikov, ko njihove storitve niso potrebne, pomnilnik (IMEM in DMEM) pa ne, saj mora shraniti vanj zapisane podatke. Zato ostajajo moduli SRAM glavni porabniki energije. Zaradi tega oblikovalci uporabljajo tehnike, namenjene zmanjšanju uhajanja toka, kot so visoke napetosti na vhodih tranzistorjev. Za isti namen je bilo podaljšano trajanje vrtilnega impulza.
Za nadaljnje zmanjšanje porabe energije DMEM deluje s tako imenovanim brezplačnim seznamom. Ta seznam, ki ga upravlja CPE, vsebuje informacije o uporabljenih linijah v pomnilniku DMEM. DMEM ima 26 stikal (vsako je povezano z 2 vrsticama), ki selektivno izklopijo tok v stanju pripravljenosti glede na stanje seznama prostega pomnilnika.
Razvijalci so tudi optimizirali delovanje procesorja z IMEM in DMEM. Za delo z IMEM se uporablja minimalen nabor osnovnih ukazov. Dolžina ukaza je omejena na 10 bitov, pri čemer priljubljene operacije uporabljajo prilagodljive metode naslavljanja, manj priljubljene pa implicitne operande. Procesor vključuje tudi podporo za stiskanje strojne opreme za povečanje zmogljivosti pomnilnika.
Preslikava naslovov navideznega pomnilnika v DMEM poteka z uporabo fiksnega Huffmanovega algoritma. Sam DMEM je razdeljen na statične in dinamično definirane bloke. Vsakih 16 bajtov navideznega pomnilnika prejme eno statično vrstico razdelka. Če pisanje v pomnilnik povzroči prelivanje, se presežek s kazalcem prenese v dinamični del.
Kar zadeva vgrajen temperaturni senzor, je njegov diagram prikazan na zgornji sliki. Od temperature neodvisen tokovni vir (Iref) in tokovni vir, katerega odčitki se spreminjajo glede na absolutno temperaturo (Iptat), sta povezana z obročnim oscilatorjem, ki pretvarja podatke o temperaturi v impulze. Ti signali se nato podajo v števec seštevanja, ki ustvari digitalne podatke. Ker vrednosti temperaturnega senzorja ni treba dolgo shranjevati, se med mirovanjem izklopi, da dodatno prihrani energijo.
Znanstveniki so pri svojem delu preizkusili procesor Phoenix in ugotovili, da v aktivnem načinu porabi 297 nW, v pripravljenem pa le 29,6 pW.
Iz česa je "sendvič"?
Poleg procesorja ima Michigan Micro Mote več drugih "plasti", ki opravljajo svoje funkcije. Eden od njih so sončne celice - sončna celica s površino 1 kvadratnega milimetra je sposobna proizvesti 20 nW moči.
Poleg solarnih kolektorjev je naprava sestavljena iz krmilnega modula, radijskega modula, vmesnika senzorskega sistema, samega procesorja, baterije in elementa za krmiljenje moči.
Plasti med seboj komunicirajo s pomočjo posebej zasnovanega univerzalnega vmesnika, imenovanega MBus. V tem primeru lahko znanstveniki preprosto zamenjajo eno od plasti z drugo in tako uvedejo novo vrsto sledilne naprave. Ta zasnova bistveno zmanjša proizvodne stroške.
Pot v mikroprihodnost
"Trenutno delamo na izboljšanju tehnologije za sporočanje med računalniki," pravi Blaauw. - Doslej nam je uspelo doseči razdaljo 20 metrov. To je resen napredek, saj so prve različice naprave lahko prenašale informacije le 50 centimetrov."
Znanstveniki iz Michigana so na konferenci ISSCC prikazali zmogljivosti tehnologije.
Kamen spotike pri širitvi območja pokrivanja ostajata velikost antene in potreba po povečanju moči za prenos informacij na velike razdalje, kar vpliva na porabo energije.
Raziskovalci sprejemajo druge korake za izboljšanje mikroračunalnika. Nenehno na primer izboljšujejo pomnilnik naprave – prejšnje generacije Micro Motes so uporabljale le 8 kilobajtov SRAM-a, zaradi česar niso bile primerne za obdelavo zvoka in videa. Zato je ekipa znanstvenikov nove računalnike opremila z 1 megabajtom bliskovnega pomnilnika.
Poleg tega je imela ena od naprav Micro Mote, predstavljenih na ISSCC, vgrajen procesor za globoko učenje. Mikropripomoček je lahko nadzoroval nevronsko mrežo, medtem ko je porabil le 288 μW. Običajno takšne naloge zahtevajo velike pomnilniške banke in računalniško moč, ki jo zagotavljajo sodobni grafični procesorji.
Blaauw pravi, da njihov startup CubeWorks že izdeluje prototipe naprav in izvaja tržne raziskave. Znanstveniki upajo, da bodo čez 2 leti obstajale nadzorne kamere, ki bodo sposobne identificirati iskanega storilca kar med mimoidočimi ljudmi in drugimi pametnimi napravami iz sveta IoT.
