V svetu, v katerem prevladujejo vse zmogljivejše naprave z namenskimi grafičnimi karticami, večjedrnimi procesorji in operacijskimi sistemi, ki zahtevajo vedno več virov, se zdi, da so pobude, kot je tista, ki jo je razvil inženir Dimity Grinberg, v nasprotju s pravili, vendar odpirajo tudi nove poti za raziskovanje. In uspelo mu je oblikovati funkcionalen računalnik, ki lahko deluje Linux uporablja samo tri osnovne elektronske komponente.
Ta edinstveni računalnik se prilega vaši dlani in, čeprav ni namenjen zamenjavi tradicionalnih računalnikov, ponuja otipljiv dokaz, kako daleč lahko sežete v smislu optimizacija in učinkovitost strojne opreme. Poudarki so zavezanost zmanjšanju fizičnih elementov na minimum brez žrtvovanja funkcionalnosti potencial Linuxa v kontekstih, kjer so prostor in viri izjemno omejeni. Če želite raziskati več o sistemih, kot je ta, si oglejte naš vodnik na Programska oprema LinuxCNC.
Minimalističen dizajn na majhnem krožniku
Projekt, ki ga je sam Grinberg poimenoval "8pinLinux", temelji na a Tiskano vezje (PCB) zasnovan za integracijo samo treh čipov z 8-polnim SOIC pakiranjem. Ti čipi niso posebej zmogljivi, vendar vsaka izpolnjuje temeljno funkcijo v sistemu.
Prvič, uporabljeni procesor je model STM32G0 z arhitekturo ARM Cortex-M0+, več kot skromna možnost, a zadostna za namene projekta. Dodan mu je spomin 8 MB PSRAM, tudi v 8-pinskem ohišju, ki deluje kot sistemski RAM. Trio čipov zaključuje krmilnik USB PL2303GL, ki zagotavlja povezljivost in regulirano napajanje 3.3 V z izhodom 100 mA. Za tiste, ki iščejo posebno zmogljivost v podobnih napravah, je zanimivo preveriti najboljša programska oprema CAM za Linux.
Poleg tega ima plošča vgrajeno režo za kartico microSD, ki se uporablja kot zunanji sistem za shranjevanje. Ta majhen detajl je ključnega pomena, saj omogoča hišo operacijski sistem in nekatere začasne datoteke, čeprav omejitve hitrosti in zmogljivosti ostajajo.
Uporaba emulacije za premagovanje omejitev strojne opreme
Za zagon Linuxa na tako omejeni strojni opremi je Grinberg uporabil tehnike Emulacija arhitekture MIPS. To vam omogoča uporabo jedra Linuxa in ga prilagodite okolju, za katerega prvotno ni bilo namenjeno. Izbrani operacijski sistem je bil Debian, ki čeprav se zažene in deluje, to počne z opazna počasnost zaradi omejenih zmogljivosti konfiguracije.
Eden največjih tehničnih izzivov je bil doseči, da bi različni elementi delili isto podatkovno vodilo brez motenj. Da bi to dosegli, je bila implementirana rešitev filtriranja, ki omogoča ločeni signali SPI različnih frekvenc, tako da lahko kartica SD in povezava USB delujeta hkrati brez konfliktov. Če vas zanima emulacija in uporaba omejene strojne opreme, priporočamo branje o Pine64, brezplačen mini računalnik.
Celotna zasnova je optimizirana do milimetra. Čeprav natančne mere plošče niso bile razkrite, se ocenjuje, da bi lahko bila manjša od 3 cm x 3 cm, to je majhen del v primerjavi s standardnim Raspberry Pi, ki je približno 8.5 cm x 5.6 cm.
Tehnična predstavitev, ne komercialni izdelek
Ta mini računalnik ni mišljen kot prava zamenjava za trenutne sisteme, niti za najskromnejše mini računalnike, ki so na voljo na trgu. Prej gre za tehnična in konceptualna vaja, z namenom pokazati, kako daleč lahko seže učinkovitost, če razpoložljivo strojno opremo stisnemo do maksimuma.
Pobuda nekoliko spominja na druge izobraževalne in eksperimentalne projekte, kot je uporaba mikrokontrolerjev za posnemanje osnovnih omrežnih okolij, retro video iger ali industrijskih nadzornih sistemov. Tukaj je vrednost v dokazovanju tega Jedro Linuxa je mogoče prilagoditi tudi platformam z izjemno omejenimi zmogljivostmi. Za tiste, ki jih zanima razvoj programske opreme v teh okoljih, je koristno raziskati Arduino IDE na Raspberry Pi.
Te vrste napredka imajo lahko tudi praktične posledice v okoljih, kjer so velikost, poraba energije in stroški ključni dejavniki. Pomislimo na primer na projekte interneta stvari (IoT), kjer imamo Funkcionalna osnova Linuxa s tako malo strojne opreme bi lahko bila zanimiva za zelo specifične naloge..
Čeprav je trenutno bolj primeren kot dokaz koncepta, ni izključeno, da bodo te ideje v prihodnosti uporabljene v industrijske, izobraževalne ali raziskovalne platforme, ki odpira vrata bolj dostopnemu, trajnostnemu in učinkovitemu razvoju.
Rezultat je kombinacija prilagodljive programske opreme in minimalne strojne opreme, ideja, ki izziva tradicionalne koncepte o tem, kaj je potrebno za delovanje popolnega in uporabnega operacijskega sistema.
Lahko bi rekli, da tovrstni projekt deluje kot poligon za nove generacije oblikovalcev in razvijalcev strojne in programske opreme. Zagon tako zapletenega sistema v tako omejeni konfiguraciji odpira številne možnosti za oddaljena okolja, vgrajene sisteme in naprave za enkratno uporabo s posebnimi funkcijami. Pristop, ki je lahko povezan tudi s projektom Noodle Pi, radoveden ročni projekt.
Eksperiment »8pinLinux« kljub temu, da ni posebno zmogljiv ali hiter, uspe jasno pokazati, da obstaja prostor za ponoven razmislek o tem, kako je tehnologija zasnovana in distribuirana, pri čemer ocenjuje ne le zmogljivost, ampak tudi učinkovitost, dostopnost in tehnološka trajnost.
Še vedno utrjuje podobo Linuxa kot izjemno prilagodljivega operacijskega sistema, ki ga je mogoče prilagoditi skoraj vsakemu kontekstu, od superračunalnikov do eksperimentalni žepni projekti.
