Для чего нужны одноплатные компьютеры

Одноплатные компьютеры и мини-ПК: чем отличаются и зачем вообще нужны

Развитие компьютерных технологий имеет несколько особенностей. Кроме повышенной производительности и улучшенного набора возможностей, современные гаджеты тяготеют к миниатюризации. В статье расскажу об особенностях мини- и одноплатных компьютеров, плюсах и минусах этих устройств, и где они пригодятся.

Мини-ПК (неттоп)

Уменьшенный аналог полноценного компьютера. Компактное устройство в виде небольшой коробочки. На корпусе размещены разъёмы для вывода изображения и подключения периферийного оборудования: монитор/телевизор, клавиатура, мышь, акустика

Незначительное внутреннее пространство не позволяет использовать полноценное охлаждение. Поэтому применяется энергоэффективный процессор и пассивный радиатор.

Как правило, есть возможность немного увеличить память ОЗУ. Операционную систему устанавливают при помощи внешних носителей, например, флэшки.

Плюсы

Здесь всё на виду:

• Компактность. Коробочку можно прикрепить к тыльной панели телевизора или ПК (при наличии специального крепления VESA). Неттоп не займёт много места в дорожной сумке, на офисном столе.
• Бесшумная работа. Энергоэффективные элементы почти не греются, и тепло отводится рёбрами радиатора.
• Низкое потребление электроэнергии. Это касается непосредственно мини-ПК. Когда устройство работает с внешним энергозатратным оборудованием, такой показатель учитывать не стоит.

Минусы

Компактность, как основное преимущество, наложило свои особенности, а именно:

• Более низкая производительность по сравнению с десктопными процессорами. «Малыш» не потянет ресурсоёмкие приложения, и со временем всё-таки будет греться.
• Отсутствует видеокарта и оптический привод. Графическое ядро встроено в сам процессор. «Тяжёлые» игрушки не подойдут.
• Ограниченное количество разъёмов подключения. Как правило, это два USB, один HDMI и LAN. Критично мало SATA-портов, а PCI-E не предусмотрен конструктивно.
• Сложная ремонтопригодность. Элементы интегрированы в одной плате, что существенно снижает возможность замены индивидуального компонента.

Где может использоваться и кому подойдёт

Неттоп хорошо справится с просмотром фильмов и прослушиванием музыки. По плечу будут и офисные задачи: поиск в интернете, набор текстов и обмен данными.

Мини-ПК удобен для работы в самолёте, на небольшом столе купе вагона. Послужит и в качестве домашнего сервера «умного дома». Но продвинутым геймерам маленькая коробочка ни к чему.

Возможные сферы применения:

• цифровые вывески, бегущие строки, световая иллюминация;
• бортовые компьютеры;
• складская логистика, управление производственными процессами;
• ввод/вывод данных ресепшен;
• музыкальный сервер.

Одноплатные компьютеры

Самостоятельное технологическое устройство. На одной электронной плате размещены основные элементы компьютера: процессор и ОЗУ, интерфейсные, видео/аудио входы и выходы, разъём питания, сетевые модули

В отличие от мини-ПК плата открыта, не защищена кожухом. Средний размер здесь буквально сопоставим с кредитной картой.

Плюсы

Что делает гаджет популярным:

• Достаточная производительность для устройства подобного класса. Уверенно справится с задачами программирования, просмотра видео и прослушивания музыки.
• Компактность. Поместится в кармане и даже в клатче, расположится между чашками кофе.
• Встроенный микрофон. Позволит, в отличие от ПК, управлять устройством дистанционно.
• Широкий выбор и установка операционных систем. Осуществляется с помощью внешнего носителя.
• Ценовая доступность.
• Использование в качестве компьютерного конструктора.

С помощью плат самостоятельно собирается гаджет с нужными показателями и характеристиками или увеличивается функционал основного устройства.

Минусы

Среди недостатков можно отметить:

• Сложность апгрейда. Элементы припаяны к плате и залиты, что значительно усложняет процесс замены.
• Продолжительная установка операционной системы с внешнего устройства.

Где может использоваться и кому подойдёт

Возможности аналогичны мини-ПК. В список входит: домашний компьютер, модем, Wi-Fi роутер. С установкой Linux (ОС для увеличения функционала) можно работать с текстовыми и графическими редакторами, просматривать видео вплоть до формата 1080р. Благодаря портам GPIO, плата взаимодействует с цифровым оборудованием.

Выводы

Если вы любитель путешествий, много разъезжаете по работе и хотите оставаться на связи с близкими, находитесь в поиске бесшумного и долговечного домашнего сервера, присмотритесь к мини-ПК и одноплатным компьютерам.

Компактные помощники удобны для перевозки и умеют достаточно, чтобы сохранить привычный деловой ритм и стать центром управления мультимедиа.

Raspberry Pi – почему он стал таким популярным? Кейсы его реального применения

Raspberry Pi – одноплатный компьютер, который может целиком уместиться на ладони. Изначально «малиновый пирог» был разработан в Raspberry Pi Foundation как недорогая платформа для обучения информатике. Большая часть моделей Raspberry Pi выполнены на четырёхслойной печатной плате размером с пластиковую карту и не требуют сборки, так как все элементы компьютера, включая процессор в виде BGA-микросхемы, уже впаяны в системную плату. Соответственно, у данного вида компьютеров нет иной возможности модернизации, кроме как добавления немногочисленных адаптеров и подключения usb-устройств, расширяющих его функционал, или увеличивающих возможности системы. Например, к Paspberry Pi таким образом можно добавить Bluetooth-модуль, WI-FI-модем, увеличить объём оперативной памяти с помощью ReadyBoost – программной технологии Microsoft, позволяющей увеличить быстродействие компьютера за счет памяти подключаемого флеш-накопителя.

Краткая история

Raspberry разрабатывается Фондом Raspberry Pi Foundation — это благотворительной организации, основанной в 2009 году для содействия изучению основ информатики в школах.

Первая модель, собранная на плате однокристальной системы Broadcom, вышла в 2011 году в виде прототипа, и уже спустя год 10 000-м «тиражом» разошлась среди компьютерщиков-энтузиастов. Выпуск финальной версии модели Raspberry Pi B начался в феврале 2012 г. Цена на момент релиза составляла $35, а спустя год, в феврале 2013 г., состоялась презентация Raspberry Pi A стоимостью $20 – процесс производства был удешевлён и оптимизирован под массовый выпуск.

С 2012 по 2015 годы вышли Raspberry Pi «B», Raspberry Pi «B+», Raspberry Pi «2 model B»

В ноябре 2015 г. и феврале 2017 г. разработчики проекта создали «Облегченные» версии – Zero и Zero W. Основные их отличия – цена в 5 и 10 долларов соответственно и несмонтированный разъём GPIO.

С 2016 по 2018 годы вышли Raspberry Pi 3, Raspberry Pi Zero W, Raspberry Pi 3B+. Главное отличие моделей третьего поколение – наличие Wi-FI, Bluetooth, Ethernet (в последней модели его скорость может достигать 1Гбит в секунду), более мощные 64-битные процессоры

В конце июня 2019 г. был выпущен Raspberry Pi 4. Новинка получила полное обновление основных компонентов, включая процессор, память и интерфейсы, но сохранила старую цену – $35 (63 — в максимальной комплектации).

Рисунок 1. Raspberry Pi 4 Model B

ОС для одноплатного ПК

Изначально Raspberry Pi был разработан с расчётом на то, что будет работать под ОС Linux – это делало его более универсальным, но в 2015 году Raspbian официально представила Raspberry Pi Foundation как основную ОС для своих компьютеров. Raspbian OS оптимизирована для низкопроизводительных процессоров ARM, которые ставятся на последнюю модель — Raspberry Pi4 .

Вообще, на практике на Papberry Pi (не позднее третьей версии) хорошо работают следующие ОС:

· OSMC (Open Source Media Center) — лучшее, наиболее функциональное мультимедийное программное обеспечение о открытым программным кодом.

· ARCHLINUX – её специальная версия для Raspberry Pi. ОС является независимым дистрибутивом GNU/Linux общего назначения.

· PI MUSICBOX – это дистрибутив, основанный на Mopidy Music Steraming Serverвляется автономным потоковым музыкальным проигрывателем для Spotify, Google Music, SoundCloud, Webradio, подкастов и другой музыки из облака.

· RETROPIE – позволяет превратить малиновый компьютер в игровую приставку для ретро-игр

· OPENMEDIAVAULT – превращает компьютер в машину для управления сервером, хранящем данные на файловом уровне

· RISK OS – ОС, разработчиками которой являются инженеры компании, которая разработала первый процессор с архитектурой ARM.

· Windows 10 ARM – WOA Deployer, r, который устанавливает ARM-версию Windows 10 на microSD. Идея плохая, так как карте памяти даже последнего — 10 класса, будет не хватать скорости записи и чтения. Система будет работать стабильно с microSD со скоростью записи не менее 60 Мб/с, чтения – не менее 100 Мб/с

· Android – различные сборки

Ответим на вопрос: «Почему Raspberry PC так популярен?»

Популярность и продолжающийся успех Raspberry Pi обусловлены его доступной ценой и невероятным сообществом.

Эбен Аптон – один из создателей одноплатного компьютера, при создании этого ПК поставил задачу сделать недорогое, прочное (чтобы его можно было доставать из портфеля без защитного корпуса тысячи раз) устройство, которое поможет всем обучаться программированию (главный покупатель всё же школьник или подросток – идея создать такой ПК возникла у его создателей из-за недонабора студентов на оксфордские курсы по программированию и алгоритмам). Всего за 25 долларов он компьютер привлек огромный круг пользователей — от школьников до профессиональных программистов. На сегодняшний день выпущено уже 30 млн Raspberry Pi всех моделей.

Применения, которые можно найти Raspberry Pi

-> Cделать кластер из компьютеров Raspberry Pi

В последние годы кластеры занимают нишу как в сфере распределённых вычислений (в основном начных), так и в сфере веб-сервисов – там, где нужно на огромное количество запросов отвечать ежесекундно.

В части распределённых вычислений есть несколько популярных решений:

· MPI (Message Passing Interface) – стандарт взаимодействия между процессами, которые могут выполняться на разных узлах кластера. На разных узлах выполняются разные программы, но задача их взаимодействия, обмена данными решается проще за счёт стандарта MPI

· MOSIX (Cluster Management System) – дистрибутив с пропатченным ядром Линукс. Программы не нуждаются в перекомпилляции, а по кластеру могут мигрировать запущенные процессы, причём это происходит в автоматическом режиме. Цель миграции – найти узлы, которые имеют большую производительность и меньшую нагрузку.

Сегодня собрать микро-версию суперкомпьютера может каждый. Уже готовые сборки (микросхемы со стойками и системами охлаждения) продаются на том же Алиэкспресс. ПО находится в открытом доступе и бесплатно. Для управления кластером из мини-ПК часто используются специальные сборки Линукс.

Самый большой в мире суперкомпьютер из более тысячи Raspberry Pi 3 B+ в 2019 представила Oracle – компания-разработчик программного обеспечения. В качестве ОС в ход пошла сборка Oracle Autonomous Linux.

Рисунок 2. Суперкомпьютер на Raspberry от Oracle

Компьютеры обменивались между собой данными по LAN-портам. Для коммуникации задействовали 48-портовые сетевые концентраторы Ubiquiti. Для обеспечения установки энергией использовались специально разработанные БП.

Практическое применение установки компанией пока не планируется. Для Oracle интерес был только в самом процессе сборки – никто до них не собирал проект на Paspberry Pi таких масштабов, поэтому компании пришлось разрабатывать все аппаратные решения с нуля.

-> Сделать робота под управлением мини-компьютера

Выбор аппаратно-программных средств для построения систем автоматики и робототехники зависит от нескольких факторов, в том числе и от масштабов проекта. Raspberry Pi очень удобно использовать как управляющее устройство для роботов – у него уже есть встроенный модуль Wi-Fi, а вся аппаратная часть робота будет связываться с ним по USB. Интерфейсы для управления роботами уже написаны, остаётся только их установить. Тем не менее, для небольших роботов без сложных интерфейсов более выгодно использовать Arduino.

Рисунок 3. Робот Keywish Panther-Tank для проекта Arduino

Один из самых интересных роботов — робот на базе Raspberry Pi 4, решающий задачи манипулирования и обслуживания. Он был создан французской робототехнической компанией Pollen Robotics и уже находится в продаже.

KaurIoT Hub: наш опыт разработки одноплатного компьютера, который захотят купить потребители

Одноплатный компьютер — это по своей сути тот же обычный компьютер, но только работающий лишь благодаря одной плате, а не целому огромному системному блоку. Главная его ценность – более низкая цена и компактность. Поэтому многие предприятия ими и пользуются в силу того, что для их задач не нужен большой и дорогой вариант.

Иными словами – это плата, на которой есть только самое необходимое: процессор, видеочип, несколько портов, аудиовыходы, слоты для оперативки и сетевой контроллер.

Всё, что нужно сделать – взять в руки эту плату, подключить к ней блок питания, мышь, клавиатуру, монитор и диск. Желательно поставить все вышеуказанные элементы в какое-нибудь подобие корпуса, но последнее, конечно, необязательно.

Далее ставится операционная система и решается “дальнейшая судьба” устройства: либо одноплатный компьютер подключается к экрану и работает в текстовых редакторах, либо одноплатный компьютер превращается в Wi-Fi-роутер, сетевое хранилище данных или даже беспроводной сетевой плеер.

Главное о потребности, на которую направлен продукт

Когда рынок одноплатных компьютеров только зарождался, то, как правило, “одноплатники”, благодаря своей бюджетности и компактности, применялись в большинстве своём либо на уроках информатики в школах, либо обычными людьми, желающими превратить контроллер, например, в игровую консоль. Тем не менее, позже одноплатные компьютеры решили купить крупные компании для более масштабных целей и больших проектов.

Соответственно, рынок пополнился новыми производителями, а главными желающими купить одноплатный компьютер – стали теперь не только школы и индивидуальные программисты, но и, например, промышленные предприятия.

Поэтому основная потребность компаний: возможность использовать подобный продукт как некий контроллер, который можно подключить к различного рода аппаратуре и управлять предприятием с гораздо меньшими издержками при условии небольшой задействованной площади (в отличие от большого системного блока привычного компьютера).

Как мы исследовали рынок:

В первую очередь, мы исследовали рынок и конкурентов. Одно из самых интересных наблюдений – почти все рекламные кампании были направлены на общий фокус: «производство под заказ», «под любые цели» и другие подобные «месседжи».

Самый популярный представитель «Raspberry» активно позиционирует себя, с одной стороны, как продукт для обучения, а, с другой – как многофункциональная плата, из которой можно сделать почти всё. Другой аспект – что позиционирование этого «всё» будто бы заточено под некое развлечение, но не под промышленную и строительную сферы или для любого другого рода среднего и крупного бизнеса.

Есть и другие конкуренты по типу «PandaBoard» и «Cubieboard», но их графический процессор слабее, среди возможных ОС используются только «Linux» и «Android», а цена выше. Но они также позиционируются как многофункциональные платы, хоть и многофункциональны они в меньшей степени, а фокуса на B2B- и B2G рынок совсем отсутствует.

Возвращаясь к Raspberry. Как мы видим, данному продукту присуща многофункциональность, но направленность на аудиторию – также совсем иная, более B2C и… B2G, но только если говорить о популярности технологии в школах.

В B2B-сегменте всё более сдержано, а многофункциональность представляет собой либо разработку под заказ, либо широкий ассортимент с определённым расфокусом.

Потребности целевой аудитории

После проведенная исследования, мы поняли, что целью нашей работы будет объединение многофункциональности от Raspberry и фокуса на B2B- и B2G-сегмент. В последнем случае речь идёт не о школах, а, напротив, мы фокусируемся на иные структуры, отражая в позиционировании то, что мы российский производитель.

Причина, почему это интересно B2G?

Потому что здесь отдаётся приоритет российскому разработчику.

В данном случае желают купить российский одноплатный компьютер.

Почему это интересно в B2B?

Кроме многофункциональности, компактности и стоимости, если говорить по простому “человеческому”, то избавление от каких-либо нервов и сложностей при установке.

Как мы это выявили? Мы провели глубинные интервью с потребителями и выяснили, что зачастую в больших компаниях существует проблема долгой установки одноплатных компьютеров. Всё, что необходимо целевой аудитории – просто включить и запустить контроллер в работу без каких бы то ни было сложностей и долгих установок.

Как это решается? Выбором наиболее популярного ПО в виде, например, «Zabbix» и «Scada Progea», а также модульной архитектурой и заранее предустановленной ОС на выбор.

Как это позиционировать? Как «Plug and Play»: уже готовое максимально удобное и поддерживаемое ПО для быстрой установки и начала работы.

Фокус: на большие проекты и производительность.

Поэтому в итоге у нас получился некий «iPhone» из мира одноплатных компьютеров для B2B- и B2G-сектора, объединяющий в себя лучшие черты большого количества одноплатных компьютеров, направленных на B2B-рынок и «Raspberry».

Посмотреть на наше позиционирование и технические характеристики можно здесь.

Raspberry Pi: первое знакомство. Урок 1. Устройство и установка ОС

Представляем вам серию уроков-инструкций «Raspberry Pi: первое знакомство», ориентированную на начинающих пользователей этого одноплатного компьютера. Уроки будем традиционно публиковать в текстово-графическом и видео-форматах.

Сегодня первый урок, на котором мы рассмотрим устройство Raspberry Pi, разберемся, как установить операционную систему Raspbian, подключить, включить и выключить Raspberry Pi.

Видео первого урока:

Для начала рекомендуем ознакомится со статьей «Raspberry Pi – что за фрукт?», в которой описано, что такое Raspberry Pi и одноплатные компьютеры вообще, зачем они нужны, в чем их преимущества по сравнению с традиционными компьютерами, что нужно, чтобы начать работать с Raspberry Pi, где его купить и почему Raspberry Pi используется для создания роботов и изучается в кружках робототехники.

Плата Raspberry Pi

Для первого урока нам понадобится:

• плата Raspberry Pi;
• кабель питания с выходом micro USB и напряжением 5V, минимальный ток 700 мА (такой кабель можно купить специально или использовать зарядное устройство с выходом micro USB от телефона, планшета и других гаджетов);
• USB-клавиатура;
• USB-мышь;
• монитор или телевизор с HDMI/RCA/DVI интерфейсом;
• кабель, один конец которого RCA или HDMI, а другой соответствует вашему монитору;
• SD-карта от 4 Гб и классом скорости от 4;
• любой «обычный» компьютер с подключенным интернетом и ридером SD-карт.

Итак, если вы имеете это все, начнем действовать.

Операционные системы для Raspberry Pi и программа NOOBS

Плата не имеет предустановленной операционной системы, поэтому первое, что придется сделать — установить ее.

Производитель рекомендует 6 операционных систем (по ссылкам — официальные сайты систем):

• Raspbian, основанная на Debian Wheezy;
• Pidora, основанная на Fedora Remix;
• Arch Linux;
• Risc OS;
• ARM-версия OpenELEC, XMBC медиа-центра;
• RaspBMC, XMBC медиа-центр.

Из перечисленных ОС производителем рекомендуется использовать Raspbian, в наших уроках мы будем придерживаться этой рекомендации. По специфике других ОС еще поговорим в дальнейших уроках. Raspbian и остальные перечисленные операционные системы включены в NOOBS. Самый простой способ установить ОС на Raspberry Pi — использовать NOOBS.

NOOBS — это программа, включающая дистрибутивы перечисленных выше операционных систем и позволяющая установить простым и понятным новичку способом. NOOBS разрабатывается Raspberry Pi Foundation и скачать ее можно бесплатно с официального сайта по ссылке.

Как уже было сказано, в качестве постоянной памяти для Raspberry Pi используется SD-карта. На SD-карте будет храниться в том числе и операционная система.

Установка операционной системы Raspbian на Raspberry Pi

Есть три способа установить ОС на Raspberry Pi:

1. Покупка SD-карты с уже установленной Raspbian или NOOBS. Особого смысла в этом нет. Хотя по цене такая карта выйдет не намного дороже обычной SD-карты того же размера, но ее придется ждать (если заказываете по почте).
2. Скачивание NOOBS на SD-карту и установка ОС Raspbian с нее.
3. Монтирование изображения ОС Raspbian прямо на SD-карту, в этом случае можно будет приступать к использованию сразу после включения

Установка ОС Raspbian

Рассмотрим по шагам второй вариант (он же реализован в видео).

1. Вставляем SD-карту в компьютер (не в Raspberry Pi, в «обычный») и форматируем ее (производитель рекомендует SDFormatter, но можно использовать любые другие средства, в т.ч. входящую в Windows программу); при форматировании указываем файловую систему FAT32.
2. Скачиваем с сайта zip-архив с NOOBS.
3. Распаковываем скачанный архив на SD-карту так, чтобы файлы находились прямо в корневой директории.
4. Вставляем в плату USB-мышь, USB-клавиатуру, подготовленную в предыдущих пунктах SD-карту, монитор.
5. Подключаем питание по microUSB.
6. Если телевизор подключен через RCA (“тюльпан”), нажимаем “3” на клавиатуре.
7. В отображаемом окне выбираем ОС Raspbian и русскую раскладку клавиатуры, также можно выбрать язык (русской нет).
8. Нажимаем “Install” и подтверждаем.
9. Ждем, пока пройдет процесс установки и пройдет включение в консоли
10. В открывшемся Configuration Tool (его настройки можно менять позже) в третьем пункте выбираем второй вариант, тогда интерфейсом по умолчанию будет графический (LXDE).
11. Нажимаем “Done”, соглашаемся на перезагрузку и ждем, пока она пройдет
12. Если потребуется ввод логина и пароля, вводим логин pi и пароль raspberry, после чего откроется рабочий стол.

В процессе установки будут появляться разные приветственные сообщения и подсказки, например, такие

Не беспокойтесь, скоро можно будет программировать!

Теперь рассмотрим по шагам альтернативный третий способ.

1. Скачиваем архив с изображением с сайта.
2. Распаковываем его, должен получиться файл .img.
3. Вставляем SD-карту в компьютер (не в Raspberry Pi, в «обычный»)
4. Монтируем установленный файл (производитель рекомендует Win32DiskImager).
5. Выполняем пункты 4-6 предыдущей инструкции.
6. Выполняем пункты 10-12 предыдущей инструкции

Операционная система Raspbian установлена! Можно работать дальше.

Raspberry Pi и «рабочий стол» Raspbian

Программы для Raspberry Pi

В ОС Raspbian имеются различные предустановленные программы, которые можно открыть из меню “Пуск”. Многое предустановленное ПО предназначено для программирования: Scratch, Python, Wolfram и другие. Также представлено около 10 игр, которые можно открыть из программы Python Games. Ну и конечно есть такие стандартные программы, такие как калькулятор, текстовый редактор, браузер и другие.

Другие программы для Raspberry Pi можно скачать из Pi Store (аналог Google Play для Android или App Store для Apple) – часть программ платна, часть бесплатна.

В Pi Store вы можете скачать дополнительные программы

Включение и выключение Raspberry Pi

Установленная операционная система хранится на SD-карте, поэтому для работы Raspberry Pi всегда будем использовать эту карту.

Как включить Raspberry Pi: подсоединяем, включаем питание — сразу начинается включение, при необходимости вводим логин pi и пароль raspberry.

Как выключить Raspberry Pi: в правом нижнем углу нажимаем знак выключения и в открывшимся меню выбираем «Shutdown», когда все светодиоды кроме PWR на плате погаснут, можно отключать питание.

Продолжение следует!

Все уроки курса «Raspberry Pi: первое знакомство»:

Где купить Raspberry Pi

Raspberry Pi и наборы с ней можно купить у официальных дилеров и их партнеров и в многочисленных интернет-магазинах. Наиболее привлекательные цены, постоянные спецпредложения и бесплатная доставка на сайтах китайских магазинов AliExpress и DealExtreme. Если нет времени ждать посылку из Китая — рекомендуем интернет-магазин Амперка.

Будьте аккуратны при выборе – в продаже имеются разные модели A, A+, B, B+, Raspberry Pi 2 и Raspberry Pi Zero.

Курс будет пополняться дополнительными уроками. Подпишитесь на нас ВКонтакте или Facebook, чтобы быть в курсе обновлений.

Автор: Александр А. Гагарин