Найменший і найпотужніший комп'ютер у світі. "Розумний пил": як влаштований найменший комп'ютер Michigan Micro Mote. Програвання фільмів та відеороликів

У березні минулого року програма AlphaGo, розроблена Google DeepMind, здобула перемогу над одним із найкращих майстрів го у світі - Лі Седолем (Lee Sedol). Ця серія ігор стала показником того, на що здатні нейронні мережі. І вони знаходять застосування в інших (менш глобальних) додатках, наприклад, програмах для виявлення шкідливого ПЗ або перекладу тексту на зображеннях.

Очікується, що найближчим часом вартість ринку програмного забезпечення, яке використовує можливості глибокого навчання, перевищить 1 мільярд доларів. Тому дослідники займаються проектуванням спеціальних чіпів, здатних впоратися з такими програмами.

Серед них виділяються Google, Nvidia, Qualcomm та ін. Але сьогодні ми б хотіли поговорити про розробку вчених університету Мічигану - проект Michigan Micro Mote - комп'ютера об'ємом в один кубічний міліметр.

Генеральний директор SoftBank Масаесі Сон (Masayoshi Son) припустив, що до 2035 року кількість гаджетів Інтернету речей досягне 1 трильйона. Однак у сучасних пристроїв, наприклад камер, мікрофонів, замків, термостатів є недолік - вони не здатні аналізувати інформацію самостійно, тому постійно передають її в хмару, витрачаючи енергію.

Дослідники з університету Мічігану поставили перед собою завдання вирішити цю проблему і зробити розумні і маленькі комп'ютери з сенсорами для IoT.

«Важко уявити, скільки даних згенерує трильйон пристроїв, – каже професор університету Мічігану Девід Блааув (David Blaauw). - Створивши маленькі енергоефективні сенсори, здатні проводити аналіз «на льоту», ми зробимо наше оточення безпечнішим та заощадимо електрику»

Саме проблему енергоспоживання повинен вирішити комп'ютер Michigan Micro Mote, який настільки маленький, що можна порівняти розмірами з рисовим зернятком.

Тим не менш він є повнофункціональною обчислювальною системою, здатною діяти як розумний датчик. Наприклад, його використовують для моніторингу внутрішньоочного тиску.

Напрочуд малопотужний

В основі рішення лежить крихітний процесор Phoenix із дуже низьким енергоспоживанням. Процесор Phoenix поділений на ядро ​​та периферію. Ядро складається з 8-бітного CPU, 52-х 40-бітових ЗУ з довільним доступом для даних (DMEM), 64-х 10-бітових ЗУ з довільним доступом (IMEM) та 64-х 10-бітових ПЗУ (IROM) для команд , а також блок управління електроживленням.

Периферія включає контрольний таймер і датчик температури, але до них можна додати ще 8 сенсорів, залежно від необхідного функціоналу.

Схема процесора Phoenix ()

Ядро та периферія взаємодіють за допомогою системної шини, яка використовує простий асинхронний протокол. Більшість часу процесор Phoenix проводить у режимі готовності. Контрольний таймер, який є осцилятором з низьким споживанням струму, «будить» процесор і запускає процес обробки та збереження показань температурного датчика. Після виконання завдання процесор повертається в режим готовності і чекає наступної команди - такий підхід дозволяє серйозно скоротити енергоспоживання.

CPU та інші логічні модулі можуть бути відключені від джерел живлення, коли їх послуги не потрібні, а ось пам'ять (IMEM та DMEM) – ні, оскільки вона повинна зберігати записані в неї дані. Тому модулі SRAM залишаються основними споживачами енергії. Тому розробники застосовують методики, покликані знизити витоку струму, наприклад високий рівень напруги на входах транзисторів. З тією ж метою було збільшено тривалість стробуючого імпульсу.

Архітектура пам'яті даних (DMEM) з осередком SRAM ()

Щоб ще більше знизити енергоспоживання, DMEM працює з так званим списком вільної пам'яті. Цей список, керований CPU, містить інформацію про рядки, що використовуються в пам'яті DMEM. DMEM має 26 перемикачів (кожен підключений до 2 рядків), які вибірково відключають подачу струму в режимі готовності з огляду на стан списку вільної пам'яті.

Розробники також оптимізували роботу CPU з IMEM та DMEM. Для роботи з IMEM використовується мінімальний набір базових команд. Довжина команди обмежена 10 бітами, причому популярні операції використовують гнучкі способи адресації, а менш популярні - неявні операнди. Також у процесорі є апаратна підтримка стиснення, щоб максимізувати ємність пам'яті.

Відображення адрес віртуальної пам'яті в DMEM виконується за допомогою фіксованого алгоритму Хаффмана. Сама DMEM поділена на статичні та динамічно визначені блоки. Кожні 16 байт віртуальної пам'яті одержують один рядок статичного розділу. Якщо запис у пам'ять викликає переповнення, надлишок переноситься динамічний розділ за вказівником.

Схема температурного датчика ()

Що ж до вбудованого температурного датчика, його схема представлена ​​малюнку вище. Температуронезалежне джерело струму (Iref) і джерело струму, показання якого змінюються згідно з абсолютною температурою (Iptat), підключені до кільцевого генератора, що переводить температурну інформацію імпульси. Потім ці сигнали надходять на підсумовуючий лічильник, що генерує цифрові дані. Оскільки значення температурного датчика зберігати надовго не потрібно, він відключається під час простоїв, щоб заощадити енергію.

У своїй роботі вчені провели тестування процесора Phoenix та встановили, що він споживає 297 нВт в активному режимі та всього 29,6 пВт у режимі готовності.

З чого зроблено «бутерброд»

Крім процесора, Michigan Micro Mote має кілька інших "шарів", що виконують свої функції. Одним із них є сонячні панелі – сонячна батарея площею 1 квадратний міліметр здатна виробляти 20 нВт потужності.

Розріз Michigan Micro Mote ()

Крім сонячних батарей, пристрій складається з модуля, що управляє, радіомодуля, інтерфейсу сенсорної системи, самого процесора, батареї і елемента регулювання потужності.

Шари спілкуються між собою за допомогою спеціально розробленого універсального інтерфейсу, названого MBus. При цьому вчені можуть просто замінити один із шарів на інший, реалізувавши новий тип слідкуючого пристрою. Такий дизайн значно знижує вартість виробництва.

Шлях у мікромайбутнє

«Зараз ми працюємо над покращенням технології обміну повідомленнями між комп'ютерами, – каже Блааув. - Поки що нам вдалося досягти відстані 20 метрів. Це серйозне покращення, оскільки перші версії пристрою могли передавати інформацію лише на 50 сантиметрів»

Можливості технології вчені із Мічигану продемонстрували на конференції ISSCC.

Каміннями спотикання до розширення зони покриття залишаються розмір антени та необхідність збільшення потужності передачі інформації на великі відстані, що позначається на енергоспоживання.

Дослідники роблять інші кроки до поліпшення мікрокомп'ютера. Наприклад, вони постійно вдосконалюють пам'ять пристрою – попередні покоління Micro Mote використовували лише 8 кілобайт SRAM, що робило їх непридатними для обробки звуку та відео. Тому команда вчених забезпечила нові комп'ютери флеш-пам'яттю один мегабайт.

Більше того, один із пристроїв Micro Mote, представлених на ISSCC, мав на борту процесор для глибокого навчання. Мікрогаджет виявився здатним керувати нейронною мережею, споживаючи при цьому лише 288 мкВт. Зазвичай такі завдання вимагають великих банків пам'яті та обчислювальних потужностей, що надаються сучасними GPU.

Блааув каже, що їхній стартап CubeWorks вже займається прототипуванням пристроїв та дослідженням ринків. Вчені сподіваються, що через 2 роки з'являться камери спостереження, здатні обчислити правопорушника, що розшукується, прямо серед людей, що проходять повз, та інші розумні пристрої зі світу IoT.

Маленькі комп'ютери ще не дуже популярні, але я впевнений, що багато користувачів оцінять їх гідно. Особисто я і раніше придивлявся маленьким комп'ютерам, але на той час у продажу не було такого міні комп'ютера на Windows, який зміг би замінити настільний комп'ютер.

Є звичайно і ноутбуки, які компактні та універсальні, та вони можуть замінити системний блок. Але для мене в недорогих ноутбукахє 2 серйозні мінуси:

1. у ноутбуках маленька діагональ екрану та маленька роздільна здатність. Якість дисплея дуже низька, при відхиленні прямого кута зображення вицвітає.
2. у недорогі ноутбуки не ставлять SSD, а це серйозний мінус для швидкодії.

Звичайно ноутбук не замінний у поїздках, і у мене є ноутбук який я беру з собою, але коли йдеться про використання вдома, то особисто для мене краще монітор з великою діагоналлю, великою роздільною здатністю та матрицею IPS. Саме з цих причин я вибрав міні-ПК.

Давайте про все по порядку, мова сьогодні про безшумний маленький комп'ютер, який може замінити системний блок:

Міні комп'ютер поставляється в невеликій коробці,


в комплект постачання входять:


1 - сам комп'ютер
2 - блок живлення
3 - кабель 220В
4 - дві антени Wi-FI, кріпильні гвинти. Окремо той же продавець купив VESA кріплення до монітора.
5 - кріпильні гвинти
6 - VESA кріплення (у комплект не входить, треба замовляти окремо)

Габарити

Як ви вже встигли помітити розміри комп'ютера дуже компактні 14 x 11 x 3,5 см, розміри можна порівняти з розмірами 3,5″ жорсткого диска для настільного комп'ютера:

Технічні характеристики

Загалом купити цей маленький комп'ютер можна у різних конфігураціях, посилання на них я наведу нижче. А поки що йтиметься про цей, конкретний екземпляр.

Зовнішні роз'єми

Всі рознімання розташовуються на двох протилежних торцях.
З одного боку

• кнопка живлення
• роз'єм блоку живлення
• 1 порт USB 3.0
• 4 порти USB 2.0

З другого боку

• 2 роз'єми під антени
• 3,5″ аудіовиход
• 3,5″ роз'єм для мікрофона
• RJ-45 мережевий адаптер
• HDMI вихід
• VGA вихід

Що всередині

Якщо ми заглянемо всередину міні комп'ютера, то побачимо, що всередині все розташовано компактно. Тут можна побачити 1 слот SO-DIMM з модулем пам'яті, mSATA роз'єм із вставленим диском SSD, Mini PCIE роз'єм, в який вставлений модуль Wi-Fi.


А тут є роз'єм для SATA для підключення жорсткого диска, і нестандартний роз'єм живлення для жорсткого диска. Підключати додатковий диск я не пробував, тому що не було кабелю живлення. І якщо чесно сумніваюся, що його можна буде вмістити в цьому корпусі, принаймні кріплень під нього немає.

Охолодження

Система охолодження тут пасивна, тобто у цьому комп'ютері немає жодних вентиляторівЗа відведення тепла відповідає ребристий корпус маленького комп'ютера. При заявлених вимогах тепловідведення процесора - TDP 7,5W корпус справляється з відведенням тепла. Що стосується перегріву, то поки що з ним я не стикався комп'ютер за 2 місяці жодного разу не завис і не відключився.

Вимірювання температури проводився за вбудованим в процесор датчику, протягом всіх тестів, це приблизно 80 хвилин. Як видно із вимірів:

• мінімальна температурастановила 40°C
• максимальна температурастановила 50°C

При цьому запас до критичної температуристановив 50 ° C від максимуму.

Відсутність вентилятора та класичного жорсткого диска – це повна відсутність шуму, для мене це великий плюс.

Операційна система

Комп'ютер поставлявся з попередньо англійською Windows 7, копія була не ліцензійна. Я відразу встановив Windows 8.1 x64 драйвера встановилися все, єдине, що я зробив, так це оновив їх.


Linux системи на цьому малюку працюють, Live CD Ubuntu запустився без проблем. думаю всі інші дистрибутиви так само будуть чудово працювати.

У характеристиках комп'ютера заявлено, що він підтримує стару добру Windows XP, але цю систему я не встановлював, тому точно сказати наскільки коректно вона працює, і як справи з драйверами не можу.

Продуктивність

Відразу скажу геймерам - цей комп'ютер не для вас! Як я вже писав графіка, тут Intel HD Graphics, вбудована в процесор, на жаль сучасні ігри вона не потягне. Але для деяких ігор цілком вистачить.

Якщо ж ви вибираєте комп'ютер, який займав би мало місця, для роботи в Інтернет, для роботи в офісних додатках, для перегляду відео та прослуховування музики, для роботи у фотошоп та інших графічних редакторах - то можете не сумніватися, цей малюк легко впорається з усіма цими завданнями!

Тест продуктивності

Для вимірювання продуктивності використовувався тест PerfomanceTest 8, завантажити його можна на цій сторінці сайту www.passmark.com, у цьому тесті:

• Загальний балкомп'ютера 680.4-709.0
• Процесорпоказав результат на 30% нижче, ніж Core2Duo E8400
• Графіка, Як і очікувалося слабка, приблизно в 2 рази повільніше Radeon 6450
• За тестом пам'ятівідставання від DDR2 - 16%, від DDR3 - понад 37%
• Дискпоказав результат у 2,5 рази швидше за звичайні диски і на 38% повільніше за інші SSD диски

Детальні результати тестів:
2D графіка:

3D графіка:

Процесор:

Пам'ять:

Диск:

Підсумковий результат:

Напевно, мало хто замислювався про те, що існують у світі комп'ютери, розміри яких не перевищують банківської картки. Думаєте це неможливо? А ось і ні. Подібні ПК існують і, більше того, один із них був презентований саме цього року. Втім, чому б не пройтися всім відомим моделям "маленьких" ПК? У сьогоднішньому матеріалі ми розповімо про те, які існують у світі найменші комп'ютери. Буде цікаво та пізнавально. Поїхали!

C. H. I. P.

Отже, відкриває сьогоднішній список, комп'ютер від компанії C. H. I. P. Цей пристрій було створено в 2015 році. Розміри комп'ютера вражають – 45 х 30мм. Таким чином, найменший комп'ютер у світі можна без проблем покласти в гаманець, кишеню або сірникову коробку.

Працює комп'ютер з урахуванням процесора GR8. Тактова частота становить 1 ГГц. Об'єм оперативної пам'яті 256/512 Мб, а жорсткий диск має об'єм до 4 Гб. Є також вбудовані модулі Wi-Fi та Bluetooth.

Підключається C. H. I. P. через спеціальну материнську плату, де є USB-порт. До плати можна підключити зовнішній монітор, клавіатуру, мишу, колонки, кабель Ethernet.

Творці C. H. I. P. також запевняють, що якщо підключити до їх комп'ютера 1-2 бездротові геймпати, то без проблем можна зіграти в безліч ретро-ігор, які запускаються з-під DOS. В цілому ж, "Чіп" без проблем підійде для будь-якої простої офісної роботи, перегляду мультимедійних файлів та інших не дуже складних завдань.

Вартість ПК зараз становить 16 доларів (1000 крб.) не враховуючи материнської плати.

Edison

Другий у світі, про який йтиметься, - Edison від Intel. Всесвітньо відома компанія з виробництва процесорів не змогла залишитись осторонь, коли у світі стали з'являтися маленькі ПК, і вирішила дати свою відповідь. 2014 року відбулася перша презентація "Едісона", а 2015-го вже стартував масовий продаж.

Розміри комп'ютера від "Інтела" ще менше, ніж у "Чіпа" - 35 х 25 мм. Що ж вдалося розмістити на такому маленькому клаптику плати? Так, власне, весь стандартний набір: процесор з 2 ядрами Silvermont із частотою 500 МГц, 4 Гб пам'яті для накопичувача, 1 Гб ОЗУ та модулі для вайфай та блютуз. Антена для вайфай, до речі, може бути двох типів – вбудована та зовнішня.

Встановлюється Edison на спеціальну плату, яка йде у комплекті. Плати можуть бути різні, але найчастіше зустрічається Arduino сумісна. Підключається цей комп'ютер досить легко через порти USB на платі. Замість стандартної ОС можна встановити будь-яку кастомну на власний розсуд.

Як запевняє розробник, компанія Intel, для Edison у майбутньому буде створено спеціальний магазин додатків, на кшталт Google Play або Apple Store. Можливості комп'ютера також дуже непогані - він підійде не тільки для роботи, але і для розваг.

CuBox-I 4 x 4

На третьому місці найменших комп'ютерів у світі розташувався пристрій CuBox. За своїм зовнішнім виглядом вже більше нагадує компактний комп'ютер у корпусі. Розміри "малюка" складають 50 х 50 х 50 мм. На корпусі передбачені роз'єми HDMI, слот під картку пам'яті мікро-SD та роз'єм під кабель живлення.

Що стосується технічних характеристик, то як процесор тут використовується чіп від Freescale iMX6, побудований на базі архітектури Cortex A9. Його тактова частота становить 10-12 ГГц. Є навіть окремий графічний чіп, що виконує роль відеоприскорювача – Vivante GC2000. Оперативки у ПК 4 Гб. Щодо жорсткого диска, то тут використовується карта пам'яті micro-SD. У комплекті, до речі, одразу йде картка на 8 Гб. Підтримка всіх бездротових технологій є. Чи працює "кубик" на операційній системі Android, версії 4. 4. Чи буде оновлення до 5. 1 і вище, на жаль, невідомо.

За можливостями CuBox дуже порівняний з планшетами, тільки значно краще за них у плані продуктивності. Мінусом, мабуть, можна назвати відсутність можливості працювати безпосередньо з exe-файлами та перевстановити ОС на будь-яку іншу. Щодо вартості, то купити CuBox можна за 150-170 доларів (9500 – 10790 руб.).

Michigan Micro Mote

Michigan Micro Mote – назва найменшого комп'ютера у світі, який розташувався на передостанньому місці сьогоднішнього списку. Донедавна саме цей пристрій вважався найменшим. Розміри Micro Mote просто вражають – всього 1 кубічний мм. Навіть насіння або зернятко пшениці більше, ніж цей ПК.

Проте, чим може похвалитися Micro Mote? Ну, тут є процесор Phoenix, який розділений на 2 частини. Одна виконує роль ЦП, а інша безпосередньо відповідає за периферію, що запам'ятовують пристрої та блок управління живленням.

Цей комп'ютер за своїми можливостями більше підходить для будь-яких промислових цілей або портативних приладів. У сукупності може виконувати роль різних датчиків, наприклад, для вимірювання температури, тиску і т. д. Також ПК здатний фотографувати, шукати корисні копалини та керувати різною електронікою. "Харчується" комп'ютер, до речі, за допомогою сонячної енергії, тож він ще й екологічно чистий.

IBM

Ось ми й дійшли до останнього місця, на якому гордо розмістився найменший комп'ютер у світі від IBM. Розміри ПК становлять 1 х 1 мм, що навіть менше, ніж у кристала тієї ж таки солі.

Відразу варто сказати, що основне призначення девайсу - промисловість, розумні гаджети та інша електроніка. Тобто використовувати комп'ютер у домашніх умовах не вдасться. Потужність ПК, як запевняють розробники в IBM, можна порівняти з процесорами 90-х років, що дуже непогано, як для такого пристрою. Процесор оснащений сотнями тисяч мікротранзисторів, ОЗУ типу SRAM, фотомодулем для живлення, LED-індикатором для оповіщення та відправлення інформації і т.д. Цікаво, що процесор вбудований блокчейн-модуль, з яким комп'ютер відмінно працює.

А ось, власне, і фото найменшого комп'ютера у світі:

Розробники також стверджують, що їхній маленький комп'ютер без проблем можна використовувати як чіп для відстеження поштових відправлень, як "мозок" для керування розумним будинком, автомобілем, авіатехнікою, ну і, звичайно, як штучний інтелект, якому поки що під силу тільки прості завдання типу сортування та обробки даних, але у майбутньому IBM обіцяють розширити можливості.