“Akıllı toz”: en küçük bilgisayar olan Michigan Micro Mote nasıl çalışır? Dünyanın en küçük bilgisayarı: fotoğraf, açıklama, derecelendirme Palmiye boyutlu bilgisayarlar
Dünyada boyutları bir banka kartını geçmeyen bilgisayarların olduğunu elbette çok az kişi düşünmüştür. Bunun gerçekçi olmadığını mı düşünüyorsunuz? Ama hayır. Benzer bilgisayarlar mevcut ve üstelik bunlardan biri daha bu yıl piyasaya sürüldü. Ancak neden "küçük" bilgisayarların bilinen tüm modellerini incelemiyorsunuz? Bugünün materyalinde dünyadaki en küçük bilgisayarların ne olduğu hakkında konuşacağız. İlginç ve bilgilendirici olacak. Gitmek!
YONGA.
Yani bugünkü liste C.H.I.P. firmasına ait bir bilgisayarla açılıyor. Bu cihaz 2015 yılında oluşturuldu. Bilgisayarın boyutları muhteşem - 45 x 30 mm. Böylece dünyanın en küçük bilgisayarı bir cüzdana, cebe veya kibrit kutusuna kolaylıkla yerleştirilebilir.
Bilgisayar GR8 işlemci tarafından desteklenmektedir. Saat frekansı 1 GHz'dir. RAM kapasitesi 256/512 MB'dir ve sabit sürücünün kapasitesi 4 GB'a kadardır. Dahili Wi-Fi ve Bluetooth modülleri de vardır.
C.H.I.P., USB bağlantı noktasına sahip özel bir anakart aracılığıyla bağlanır. Ayrıca karta harici bir monitör, klavye, fare, hoparlör ve Ethernet kablosu da bağlayabilirsiniz.
C.H.I.P.'in yaratıcıları ayrıca bilgisayarlarına 1-2 kablosuz gamepad bağlarsanız DOS altında çalışan birçok retro oyunu rahatlıkla oynayabileceğinizi iddia ediyor. Genel olarak, "Çip" bazı basit ofis işleri, multimedya dosyalarını görüntüleme ve çok karmaşık olmayan diğer görevler için uygun bir sorun değildir.
Şu anda bir bilgisayarın maliyeti anakart hariç 16 dolar (1000 ruble).
Edison
Dünyada tartışılacak ikinci isim ise Intel'den Edison. Dünyaca ünlü işlemci üreticisi firma, dünyada küçük bilgisayarlar ortaya çıkmaya başlayınca kenara çekilemedi ve cevabını vermeye karar verdi. Edison'un ilk sunumu 2014 yılında gerçekleşti ve toplu satışlar 2015 yılında başladı.
Intel bilgisayarın boyutları Chip'inkinden bile daha küçük - 35 x 25 mm. Tahtanın bu kadar küçük bir parçasına ne yerleştirmeyi başardın? Evet, aslında tüm standart set: 500 MHz frekansında 2 Silvermont çekirdeği, sürücü için 4 GB bellek, 1 GB RAM ve Wi-Fi ve Bluetooth modülleri olan bir işlemci. Bu arada, Wi-Fi anteni iki tipte olabilir - yerleşik ve harici.
Edison, kit içerisinde bulunan özel bir panoya monte edilmiştir. Kartlar farklı olabilir ancak en yaygın olanı Arduino uyumludur. Bu bilgisayar, karttaki USB bağlantı noktaları aracılığıyla oldukça kolay bir şekilde bağlanır. Standart işletim sistemi yerine, kendi takdirinize bağlı olarak herhangi bir özel işletim sistemi yükleyebilirsiniz.
Geliştirici Intel, gelecekte Edison için Google Play veya Apple Store'a benzer özel bir uygulama mağazası oluşturulacağını garanti ediyor. Bilgisayarın yetenekleri de oldukça iyi - sadece iş için değil eğlence için de uygundur.
CuBox-I 4 x 4
CuBox cihazı dünyanın en küçük bilgisayarı olarak üçüncü sırada yer alıyor. Görünüşe göre daha çok kompakt bir bilgisayarı andırıyor. “Bebeğin” boyutları 50 x 50 x 50 mm'dir. Kasada HDMI konektörleri, mikro SD hafıza kartı için bir yuva ve güç kablosu için bir konektör bulunur.
Teknik özelliklere gelince, burada kullanılan işlemci Cortex A9 mimarisi üzerine inşa edilmiş bir Freescale iMX6 yongasıdır. Saat frekansı 1,0-1,2 GHz'dir. Video hızlandırıcı görevi gören ayrı bir grafik yongası bile var - Vivante GC2000. PC'de 4 GB RAM bulunmaktadır. Sabit sürücüye gelince, bir mikro SD hafıza kartı kullanılıyor. Bu arada kit hemen 8 GB'lık bir kartla birlikte geliyor. Tüm kablosuz teknolojiler desteklenir. Küp, Android işletim sistemi sürüm 4.4 üzerinde çalışıyor. 5.1 ve üstüne güncelleme gelip gelmeyeceği maalesef bilinmiyor.
Yetenekler açısından CuBox tabletlerle çok benzer, ancak performans açısından çok daha iyi. Belki de dezavantajı, doğrudan exe dosyalarıyla çalışamamak ve işletim sistemini başka birine yeniden yükleyememektir. Maliyete gelince, 150-170 dolara (9500 - 10790 ruble) bir CuBox satın alabilirsiniz.
Michigan Mikro Mote
Michigan Micro Mote, bugünkü listede sondan bir önceki sırada yer alan dünyanın en küçük bilgisayarının adıdır. Yakın zamana kadar bu özel cihazın en küçük olduğu düşünülüyordu. Micro Mote'un boyutları tek kelimeyle şaşırtıcı - yalnızca 1 mm küp. Bir tohum veya buğday tanesi bile bu bilgisayardan daha büyüktür.
Ancak Micro Mote neyle övünebilir? Peki, 2 parçaya bölünmüş bir Phoenix işlemci var. Biri CPU görevi görür, diğeri ise çevre birimlerinden, depolama aygıtlarından ve güç yönetim biriminden doğrudan sorumludur.
Bu bilgisayarın yetenekleri bazı endüstriyel amaçlara veya taşınabilir cihazlara daha uygundur. Birlikte ele alındığında, örneğin sıcaklığı, basıncı vb. ölçmek için çeşitli sensörler olarak görev yapabilir. PC aynı zamanda fotoğraf çekme, mineral arama ve çeşitli elektronikleri kontrol etme yeteneğine de sahiptir. Bu arada bilgisayar güneş enerjisiyle "çalışıyor", dolayısıyla çevre dostu.
IBM'in
IBM'in dünyanın en küçük bilgisayarına gururla ev sahipliği yapan son yere ulaştık. PC boyutları 1 x 1 mm'dir ve bu, aynı tuzun kristalinden bile daha küçüktür.
Cihazın asıl amacının endüstri, akıllı cihazlar ve diğer elektronikler olduğunu hemen söylemekte fayda var. Yani evde bilgisayar kullanamayacaksınız. IBM'deki geliştiricilerin iddia ettiği gibi bilgisayarın gücü, 90'lı yılların işlemcileriyle karşılaştırılabilir ve bu, böyle bir cihaz için oldukça iyi. İşlemci yüzbinlerce mikrotransistör, SRAM tipi RAM, güç kaynağı için bir fotomodül, bildirim ve bilgi gönderme için bir LED göstergesi vb. ile donatılmıştır. İşlemcinin, bilgisayarın birlikte çalıştığı yerleşik bir blockchain modülüne sahip olması ilginçtir. Mükemmel çalışıyor.
Ve burada aslında dünyanın en küçük bilgisayarının bir fotoğrafı var:
Geliştiriciler ayrıca küçük bilgisayarlarının posta öğelerini takip etmek için bir çip olarak, akıllı bir evi, arabayı, uçağı kontrol etmek için bir "beyin" olarak ve tabii ki şimdiye kadar yalnızca işleyebilen yapay zeka olarak kolayca kullanılabileceğini iddia ediyor. Verileri sıralamak ve işlemek gibi basit görevler yerine, IBM gelecekte yetenekleri genişletmeyi vaat ediyor.
Küçük bilgisayarlar henüz çok popüler değil ama eminim ki birçok kullanıcı bunları takdir edecektir. Şahsen ben daha önce küçük bilgisayarlara bakmıştım ama o zamanlar masaüstü bilgisayarın yerini alabilecek mini Windows bilgisayar satışta yoktu.
Elbette kompakt ve çok yönlü dizüstü bilgisayarlar var ve bunlar sistem biriminin yerini alabilir. Ama benim için ucuz dizüstü bilgisayarlar 2 ciddi dezavantajı var:
- Dizüstü bilgisayarlar küçük bir ekran diyagonaline ve düşük çözünürlüğe sahiptir. Ekranın kalitesi çok düşük; dik açıdan saptığınızda görüntü soluklaşıyor.
- Ucuz dizüstü bilgisayarlarda SSD bulunmaz ve bu da performans açısından ciddi bir dezavantajdır.
Elbette seyahat ederken bir dizüstü bilgisayar değiştirilemez ve yanıma aldığım bir dizüstü bilgisayarım var, ancak konu onu evde kullanmaya gelince, kişisel olarak benim için geniş diyagonal, yüksek çözünürlüklü ve IPS matrisine sahip bir monitör daha iyi. Mini bilgisayarı seçmemin nedenleri bunlar. 
Her şeyi sırayla konuşalım, bugün sistem biriminin yerini alabilecek sessiz küçük bir bilgisayardan bahsediyoruz:
Mini bilgisayar küçük bir kutu içerisinde gelir. 
Paket içeriği: 
1 - bilgisayarın kendisi
2 - güç kaynağı
3 - 220V kablo
4 - iki Wi-FI anteni, montaj vidaları. Ayrı olarak aynı satıcıdan monitör için bir VESA montajı satın aldım.
5 - montaj vidaları
6 — VESA montajı (dahil değildir, ayrıca sipariş edilmelidir)
Boyutlar
Daha önce fark ettiğiniz gibi, bilgisayarın boyutları oldukça kompakttır (14 x 11 x 3,5 cm), boyutlar bir masaüstü bilgisayar için 3,5 inçlik bir sabit sürücünün boyutlarıyla karşılaştırılabilir: 
Özellikler
Genel olarak bu küçük bilgisayarı farklı konfigürasyonlarda satın alabilirsiniz, aşağıda onlara bağlantılar vereceğim. Bu arada, bu spesifik örnek hakkında konuşacağız.
Harici konektörler
Tüm konektörler iki zıt uçta bulunur.
Bir tarafta 
- güç düğmesi
- güç kaynağı konektörü
- 1 USB 3.0 bağlantı noktası
- 4 USB 2.0 bağlantı noktası
Diğer taraftan 
- 2 anten konektörü
- 3,5" ses çıkışı
- 3,5" mikrofon jakı
- RJ-45 ağ bağdaştırıcısı
- HDMI çıkışı
- VGA çıkışı
İçerideki ne
Mini bilgisayarın içine baktığımızda içindeki her şeyin kompakt olduğunu göreceğiz. Burada bellek modüllü 1 SO-DIMM yuvasını, SSD sürücüsü takılı bir mSATA konektörünü, Wi-Fi modülünün takılı olduğu bir Mini PCIE konektörünü görebilirsiniz. 
Ayrıca bir sabit sürücüyü bağlamak için bir SATA konektörü ve sabit sürücü için standart olmayan bir güç konektörü de vardır. Güç kablosu olmadığı için ek bir sürücü bağlamayı denemedim. Ve dürüst olmak gerekirse, bu duruma sığabileceğinden şüpheliyim, en azından bunun için bir bağlantı yok.
Soğutma
Buradaki soğutma sistemi pasif yani bu bilgisayarda hiç hayran yok ve küçük bir bilgisayarın yivli gövdesi ısı dağıtımından sorumludur. İşlemci ısı dağıtımı için belirtilen gereksinimler göz önüne alındığında - TDP 7,5W, kasa ısı dağıtımıyla oldukça iyi başa çıkıyor. Aşırı ısınma konusunda ise şu ana kadar karşılaşmadım, 2 aydır bilgisayar ne dondu ne de kapandı. 
Tüm testler sırasında işlemciye yerleşik sensör kullanılarak sıcaklık ölçümleri yapıldı, bu yaklaşık 80 dakikadır. Ölçümlerden de anlaşılacağı üzere:
- minimum sıcaklık 40°C idi
- Maksimum sıcaklık 50°C idi
burada kritik sıcaklığa sınır maksimumdan 50°C idi.
Bir fanın ve klasik bir sabit sürücünün olmaması, gürültünün tamamen yok olması anlamına geliyor, benim için bu büyük bir artı.
işletim sistemi
Bilgisayar İngilizce Windows 7 önceden yüklenmiş olarak geldi, kopya lisanslı değildi. Hemen Windows 8.1 x64 sürücülerini kurdum, her şey kuruldu, yaptığım tek şey onları güncellemek oldu. 
Linux sistemleri bu bebek üzerinde çalışıyor, Ubuntu Live CD'si sorunsuz bir şekilde başladı. Diğer tüm dağıtımların da aynı şekilde çalışacağını düşünüyorum.
Bilgisayarın teknik özellikleri, eski güzel Windows XP'yi desteklediğini belirtiyor, ancak bu sistemi ben kurmadım, bu yüzden tam olarak ne kadar doğru çalıştığını ve sürücülerle işlerin nasıl olduğunu söyleyemem.
Verim
sana hemen söyleyeceğim Oyuncular - bu bilgisayar size göre değil! Burada grafikler hakkında daha önce yazdığım gibi, işlemcinin içine yerleştirilmiş Intel HD Graphics maalesef modern oyunları çalıştırmayacak. Ancak bazı oyunlar için bu oldukça yeterli.
İnternette gezinmek, ofis uygulamalarında çalışmak, video izlemek ve müzik dinlemek, Photoshop ve diğer grafik editörlerinde çalışmak için az yer kaplayacak bir bilgisayar seçerseniz, bu bebeğin kolayca başa çıkacağından emin olabilirsiniz. bu görevlerin hepsiyle!
Performans testi
Performansı ölçmek için PerfomanceTest 8 testini kullandık, bu testte www.passmark.com web sitesinin bu sayfasından indirebilirsiniz:
- Genel puanı bilgisayar 680.4-709.0
- İşlemci Core2Duo E8400'den %30 daha düşük bir sonuç gösterdi
- Grafik Sanatları beklendiği gibi zayıf, Radeon 6450'den yaklaşık 2 kat daha yavaş
- Hafıza testine göre DDR2'nin gerisinde kalıyor - %16, DDR3'ten - %37'den fazla
- Disk geleneksel sürücülerden 2,5 kat daha hızlı ve diğer SSD sürücülerden %38 daha yavaş sonuçlar gösterdi
Detaylı test sonuçları:
2D grafikler:
3 boyutlu grafikler:
İşlemci:
Hafıza:
Disk:
Son sonuç:
Geçtiğimiz Mart ayında, Google DeepMind tarafından geliştirilen AlphaGo programı, dünyanın en iyi Go ustalarından biri olan Lee Sedol'u mağlup etti. Bu oyun serisi, sinir ağlarının neler yapabileceğinin bir göstergesi haline geldi. Ayrıca, kötü amaçlı yazılımları tespit etmeye veya görüntülerdeki metinleri çevirmeye yönelik programlar gibi diğer (daha az küresel) uygulamalarda da kullanım alanı bulurlar.
Derin öğrenme yeteneklerini kullanan yazılım pazarının yakın gelecekte 1 milyar doları aşması bekleniyor. Bu nedenle araştırmacılar bu tür uygulamaları halledebilecek özel çipler tasarlıyorlar.
Bunlar arasında Google, Nvidia, Qualcomm vb. öne çıkıyor, ancak bugün Michigan Üniversitesi'ndeki bilim adamlarının bir milimetreküp hacmine sahip bir bilgisayar olan Michigan Micro Mote projesindeki gelişiminden bahsetmek istiyoruz.
SoftBank CEO'su Masayoshi Son, 2035 yılına kadar Nesnelerin İnterneti cihazlarının sayısının 1 trilyona ulaşacağını öne sürdü. Bununla birlikte, kameralar, mikrofonlar, kilitler, termostatlar gibi modern cihazların bir dezavantajı vardır - bilgileri kendi başlarına analiz edemezler, bu nedenle onu sürekli olarak buluta aktararak enerji israfına neden olurlar.
Michigan Üniversitesi'ndeki araştırmacılar bu sorunu çözmek ve IoT'ye yönelik sensörlere sahip akıllı ve küçük bilgisayarlar yapmak için yola çıktı.
Michigan Üniversitesi profesörü David Blaauw, "Bir trilyon cihazın ne kadar veri üreteceğini hayal etmek zor" diyor. "Anında analiz yapabilen, enerji tasarruflu küçük sensörler oluşturarak çevremizi daha güvenli hale getirecek ve elektrik tasarrufu sağlayacağız."
Bir pirinç tanesiyle karşılaştırılabilecek kadar küçük olan Michigan Micro Mote bilgisayarı tarafından çözülmesi gereken enerji tüketimi sorunudur.
Ancak akıllı bir sensör gibi davranabilen tamamen işlevsel bir bilgi işlem sistemidir. Örneğin göz içi basıncını izlemek için kullanılır.
Şaşırtıcı derecede düşük güç
Çözüm, çok düşük güç tüketimine sahip küçük bir Phoenix işlemciye dayanıyor. Phoenix işlemcisi çekirdek ve çevre birimlerine ayrılmıştır. Çekirdek, 8 bitlik bir CPU, 52 x 40 bitlik veri rastgele erişim belleği (DMEM), 64 x 10 bitlik rastgele erişim belleği (IMEM) ve 64 adet 10 bitlik salt okunur talimat belleğinden (IROM) oluşur. güç kontrol ünitesinin yanı sıra.Çevre bir kontrol zamanlayıcısı ve bir sıcaklık sensörü içerir, ancak gerekli işlevselliğe bağlı olarak sayılarına 8 sensör daha eklenebilir.
Çekirdek ve çevre birimleri, basit bir eşzamansız protokol kullanan bir sistem veriyolunu kullanarak iletişim kurar. Phoenix işlemci zamanının çoğunu hazır modda geçirir. Düşük akımlı bir osilatör olan watchdog zamanlayıcısı işlemciyi uyandırır ve sıcaklık sensörü okumalarını işlemeye ve saklamaya başlar. Bir görevi tamamladıktan sonra işlemci hazır moduna döner ve bir sonraki komutu bekler; bu yaklaşım güç tüketimini ciddi şekilde azaltabilir.
CPU ve diğer mantık modüllerinin hizmetleri gerekmediğinde güç kaynaklarından bağlantısı kesilebilir, ancak bellek (IMEM ve DMEM), kendisine yazılan verileri saklaması gerektiğinden bunu yapamaz. Bu nedenle SRAM modülleri ana enerji tüketicileri olmaya devam ediyor. Bu nedenle tasarımcılar, transistörlerin girişlerindeki yüksek voltaj seviyeleri gibi akım sızıntısını azaltmak için tasarlanmış teknikler kullanıyor. Aynı amaçla geçit darbesinin süresi arttırıldı.
Güç tüketimini daha da azaltmak için DMEM, ücretsiz liste adı verilen bir listeyle çalışır. CPU tarafından yönetilen bu liste, DMEM belleğinde kullanılan hatlar hakkında bilgi içerir. DMEM'de, boş hafıza listesinin durumuna bağlı olarak bekleme modunda akımı seçici olarak kapatan 26 anahtar (her biri 2 sıraya bağlı) bulunur.
Geliştiriciler ayrıca CPU'nun performansını IMEM ve DMEM ile optimize etti. IMEM ile çalışmak için minimum sayıda temel komut kullanılır. Komutun uzunluğu 10 bit ile sınırlıdır; popüler işlemlerde esnek adresleme yöntemleri kullanılırken daha az popüler olanlarda örtülü işlenenler kullanılır. İşlemci ayrıca bellek kapasitesini en üst düzeye çıkarmak için donanım sıkıştırma desteğini de içerir.
DMEM'deki sanal bellek adresi eşlemesi, sabit bir Huffman algoritması kullanılarak yapılır. DMEM'in kendisi statik ve dinamik olarak tanımlanmış bloklara bölünmüştür. Her 16 baytlık sanal bellek bir statik bölüm satırı alır. Bellek yazma işlemi taşmaya neden olursa, fazlalık işaretçi tarafından dinamik bölüme aktarılır.
Yerleşik sıcaklık sensörüne gelince, şeması yukarıdaki şekilde gösterilmektedir. Sıcaklıktan bağımsız bir akım kaynağı (Iref) ve okumaları mutlak sıcaklığa göre değişen bir akım kaynağı (Iptat), sıcaklık bilgisini darbelere dönüştüren bir halka osilatöre bağlanır. Bu sinyaller daha sonra dijital veri üreten bir toplama sayacına beslenir. Sıcaklık sensörü değerinin uzun süre saklanmasına gerek olmadığından, boşta kaldığı zamanlarda kapanarak daha fazla enerji tasarrufu sağlar.
Bilim insanları, çalışmalarında Phoenix işlemcisini test etti ve aktif modda 297 nW, hazır modda ise yalnızca 29,6 pW tükettiğini buldu.
“Sandviç” neyden yapılmıştır?
İşlemciye ek olarak, Michigan Micro Mote'un işlevlerini yerine getiren birkaç başka "katmanı" vardır. Bunlardan biri güneş panelleridir - 1 milimetrekare alana sahip bir güneş pili, 20 nW güç üretebilmektedir.
Cihaz, güneş panellerine ek olarak bir kontrol modülü, bir radyo modülü, bir sensör sistemi arayüzü, işlemcinin kendisi, bir batarya ve bir güç kontrol elemanından oluşur.
Katmanlar birbirleriyle MBus adı verilen özel olarak tasarlanmış evrensel bir arayüz kullanarak iletişim kurar. Bu durumda, bilim adamları yeni bir tür izleme cihazı uygulayarak katmanlardan birini diğeriyle değiştirebilirler. Bu tasarım üretim maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
Mikro geleceğe giden yol
Blaauw, "Şu anda bilgisayarlar arasında mesajlaşma teknolojisini geliştirmeye çalışıyoruz" diyor. - Şu ana kadar 20 metre mesafeye ulaşmayı başardık. Bu ciddi bir gelişme, çünkü cihazın ilk versiyonları yalnızca 50 santimetre uzaklıktan bilgi aktarabiliyordu."
Michigan'dan bilim adamları, ISSCC konferansında teknolojinin yeteneklerini gösterdiler.
Kapsama alanının genişletilmesinin önündeki engeller antenin boyutu ve uzun mesafelerde bilgi iletmek için gücü artırma ihtiyacı olmaya devam ediyor ve bu da enerji tüketimini etkiliyor.
Araştırmacılar mikro bilgisayarı geliştirmek için başka adımlar atıyorlar. Örneğin, cihazın hafızasını sürekli geliştiriyorlar - önceki nesil Micro Motes yalnızca 8 kilobayt SRAM kullanıyordu, bu da onları ses ve video işleme için uygunsuz hale getiriyordu. Bu nedenle bilim adamlarından oluşan ekip, yeni bilgisayarları 1 megabaytlık flash bellekle donattı.
Üstelik ISSCC'de tanıtılan Micro Mote cihazlarından birinde derin öğrenme işlemcisi bulunuyordu. Mikro gadget, yalnızca 288 μW tüketirken bir sinir ağını kontrol edebildi. Tipik olarak bu tür görevler, büyük bellek bankaları ve modern GPU'lar tarafından sağlanan bilgi işlem gücü gerektirir.
Blaauw, startup CubeWorks'ün halihazırda cihazların prototipini yaptığını ve pazar araştırması yaptığını söylüyor. Bilim insanları, 2 yıl içinde, aranan suçluyu doğrudan yoldan geçen insanlar arasında tespit edebilecek güvenlik kameralarının ve IoT dünyasındaki diğer akıllı cihazların ortaya çıkacağını umuyor.
