У світі, де домінують дедалі потужніші пристрої з виділеними графічними картами, багатоядерними процесорами та операційними системами, які вимагають усе більше ресурсів, ініціативи, подібні до розробленої інженером Діміті Ґрінбергом, здається, суперечать зерну, але вони також відкривають нові шляхи для досліджень. І йому вдалося створити функціональний комп’ютер, здатний працювати Linux використовує лише три основні електронні компоненти.
Цей унікальний комп’ютер поміщається у вашій долоні, і хоча він не призначений для заміни традиційних комп’ютерів, він пропонує відчутний доказ того, наскільки далеко ви можете піти з точки зору апаратна оптимізація та ефективність. Прагнення скоротити фізичні елементи до мінімуму без шкоди для функціональності потенціал Linux у контекстах, де простір і ресурси надзвичайно обмежені. Щоб дізнатися більше про подібні системи, перегляньте наш посібник на Програмне забезпечення LinuxCNC.
Мінімалістичний дизайн на крихітній тарілці
Проект, який сам Грінберг назвав «8pinLinux», базується на a Друкована плата (PCB) призначений для інтеграції лише трьох мікросхем із 8-контактним корпусом SOIC кожна. Ці чіпи не особливо потужні, але кожен з них виконує фундаментальну функцію в системі.
Перш за все, використовуваний процесор є моделлю STM32G0 з архітектурою ARM Cortex-M0+, варіант більш ніж скромний, але достатній для цілей проекту. До нього додається пам'ять 8 МБ PSRAM, також у 8-контактному корпусі, який виконує роль системної оперативної пам’яті. Замикає трійку мікросхем USB-контролер PL2303GL, який забезпечує підключення та регульоване живлення 3.3 В з вихідним струмом 100 мА. Для тих, хто шукає конкретну продуктивність у подібних пристроях, цікаво перевірити найкраще програмне забезпечення CAM для Linux.
Крім того, на платі є слот для карт пам'яті microSD, який використовується як зовнішня система зберігання. Ця маленька деталь є важливою, оскільки дозволяє будувати будинок операційну систему та деякі тимчасові файли, хоча обмеження швидкості та ємності залишаються.
Використання емуляції для подолання апаратних обмежень
Для того, щоб запустити Linux на такому обмеженому апаратному забезпеченні, Грінберг застосував техніку Емуляція архітектури MIPS. Це дозволяє використовувати ядро Linux, адаптуючи його до середовища, для якого воно спочатку не призначалося. Вибрано операційну систему Debian, який, хоча він запускається та працює, він робить це з помітна повільність через обмежені можливості конфігурації.
Однією з найбільших технічних проблем було змусити різні елементи спільно використовувати одну шину даних без перешкод. Для цього було реалізовано фільтраційне рішення, яке дозволяє окремі сигнали SPI різних частот, щоб SD-карта та USB-з’єднання могли працювати одночасно без конфліктів. Якщо ви зацікавлені в емуляції та використовуєте обмежене обладнання, радимо прочитати про це Pine64, безкоштовний міні-комп’ютер.
Весь дизайн оптимізовано до міліметра. Хоча точні розміри пластини невідомі, вважається, що вона може бути меншою за 3 см x 3 см, тобто крихітна частка порівняно зі стандартним Raspberry Pi, який становить близько 8.5 см x 5.6 см.
Технічна демонстрація, а не комерційний продукт
Цей міні-ПК не призначений для справжньої заміни поточних систем, навіть для найскромніших міні-ПК, доступних на ринку. Йдеться швидше про технічну та концептуальну вправу, щоб показати, як далеко можна досягти ефективності, якщо доступне обладнання стискується до максимуму.
Ініціатива чимось нагадує інші освітні та експериментальні проекти, такі як використання мікроконтролерів для емуляції базових мережевих середовищ, ретро-відеоігор або промислових систем керування. Тут важливо продемонструвати це Ядро Linux можна адаптувати навіть до платформ із вкрай обмеженими можливостями. Для тих, хто цікавиться розробкою програмного забезпечення в цих середовищах, корисно вивчити Arduino IDE на Raspberry Pi.
Ці типи досягнень також можуть мати практичні наслідки в середовищах, де розмір, споживання енергії та вартість є критичними факторами. Давайте подумаємо, наприклад, про проекти Інтернету речей (IoT), де є Функціональна база Linux із таким невеликим апаратним забезпеченням може бути цікавою для дуже специфічних завдань..
Хоча наразі він більше підходить як доказ концепції, не виключено, що в майбутньому ці ідеї будуть застосовані до промислові, освітні чи дослідницькі платформи, відкриваючи двері для більш доступних, стійких і ефективних розробок.
Результатом є поєднання гнучкого програмного забезпечення та мінімального апаратного забезпечення, ідея, яка кидає виклик традиційним уявленням про те, що потрібно для роботи повноцінної та корисної операційної системи.
Можна сказати, що такий проект є полігоном для нових поколінь дизайнерів і розробників апаратного та програмного забезпечення. Запуск такої складної системи в такій обмеженій конфігурації відкриває багато можливостей для віддалених середовищ, вбудованих систем і одноразових пристроїв зі спеціальними функціями. Підхід, який також може бути пов'язаний з проектом Noodle Pi, цікавий портативний проект.
Експеримент «8pinLinux», незважаючи на те, що він не надто потужний чи швидкий, показує, що є місце для переосмислення того, як технологія розробляється та розповсюджується, оцінюючи не лише продуктивність, але й ефективність, доступність і технологічна стійкість.
Він досі зміцнює імідж Linux як надзвичайно пластичної операційної системи, яку можна адаптувати майже до будь-якого контексту, від суперкомп’ютерів до експериментальні кишенькові проекти.
