Minikomputery

Określenie “minikomputer” pochodzi jeszcze z lat 70. XX wieku i oznaczało niewielką płytkę z drukowanymi obwodami i kilkoma podzespołami niezbędnymi do funkcjonowania w sposób zbliżony do komputerów pełnowymiarowych, takimi jak procesor, pamięć oraz porty wejścia/wyjścia. Jednym z pierwszych takich minikomputerów był MMD-1, bazujący na procesorze C8080A oraz pamięci EPROM C1702A – oba układy pochodziły od firmy Intel Corporation. MMD-1 był zgoła odmiennym rozwiązaniem – w przeciwieństwie do większych komputerów nie posiadał wbudowanych gniazd dla rozszerzeń sprzętowych w postaci złączy dla urządzeń peryferyjnych, takich jak karty sieciowe oraz układy odpowiedzialne za takie funkcje jak przetwarzanie dźwięku i obrazu. Współcześnie produkowane minikomputery, znane pod skrótem SBC (ang. Single Board Computer – komputer jednopłytkowy), mają wbudowaną większość z podzespołów spotykanych na płytach głównych komputerów klasy PC. Czasami są wyposażone również w inne kluczowe podzespoły, co sprawia, że kierunek ich rozwoju wykracza ponad możliwości tradycyjnych komputerów, znanych nam współcześnie.
image
image
image

Jak powstawały minikomputery?

Przez długi czas minikomputery służyły producentom przyrządów półprzewodnikowych jako platformy do testowania funkcjonalności układów scalonych i elementów dyskretnych w fazie prototypowania przed oficjalnym wdrożeniem do produkcji i sprzedaży. Takie narzędzia niedługo później stały się dostępne do kupienia w sprzedaży detalicznej. Rewolucję w dziedzinie minikomputerów jednopłytkowych oraz małych platform z mikrokontrolerami do prototypowania urządzeń elektronicznych, zapoczątkowały Arduino i Raspberry Pi. Obie platformy powstały pierwotnie jako pomoce dydaktyczne dla studentów szkół i uczelni technicznych, a także dla osób na co dzień niezwiązanych z inżynierią. W krótkim czasie od chwili wdrożenia na rynek “malinki” oraz “niebieskich płytek” okazało się, że upodobali sobie je nie tylko ludzie związani ze środowiskami akademickimi, ale także osoby ze smykałką do majsterkowania, a nawet bardzo dobrze doświadczeni zawodowi konstruktorzy, pracujący w przedsiębiorstwach badawczo-produkcyjnych. Dzięki temu mikroprocesory stały się tańsze i powszechnie dostępne.

Image

Współczesne minikomputery

Zasadniczo współcześnie oferowane minikomputery dzielą się na dwie grupy, objęte licencją: 

  • open source, zezwalającą na jawność szczegółów technicznych z możliwością wprowadzania modyfikacji przez osoby postronne względem autora, 
  • licencją proprietary, która wprowadza częściowe lub całkowite zastrzeżenie wszelkich praw autorskich. 

Szczególnie dużą popularnością cieszą się rozwiązania na licencji open source. W ten sposób początkujący adepci w dziedzinie systemów wbudowanych mogą w prosty i szybki sposób nauczyć się podstaw funkcjonowania minikomputerów od strony sprzętowej i programowej, po to, by wkrótce umieć samodzielnie projektować najprostsze aplikacje embedded. Natomiast minikomputery, których sprzęt i oprogramowanie jest prawnie zastrzeżone i często również zabezpieczone przed dostępem osób niepowołanych, są projektowane i budowane tak, aby można było je zainstalować w konkretnej aplikacji docelowej z możliwością skonfigurowania parametrów z poziomu użytkownika końcowego. Konstrukcja większości minikomputerów jednopłytkowych zawiera procesor wykonany najczęściej w architekturze x86 (znanej z procesorów występujących na płytach głównych typowych komputerów klasy PC) lub ARM (procesory ARM znane są głównie z aplikacji automatyki przemysłowej oraz telefonów komórkowych). Jako system operacyjny najczęściej jest wykorzystywany Linux oraz jego dystrybucje, takie, jakie Ubuntu, Debian, Android, FreeBSD i inne. Również coraz bardziej popularny jest Windows 10 IoT, powstały z myślą o tworzeniu aplikacji embedded, obejmujących pomiary i sterowanie przez internet.

Image

Minikomputery – wszechstronność na wiele sposobów

Minikomputery jednopłytkowe mogą być użyte w laboratoryjnych przyrządach pomiarowych, aplikacjach multimedialnych i rozrywkowych, sieciach komunikacji bezprzewodowej, systemach sterowania i wielu innych projektach. W dalszym ciągu jednak nie straciły one swojego pierwotnego przeznaczenia, jakim było praktyczne nauczanie elektroniki i informatyki. Do popularnych konstrukcji, które znakomicie to zadanie spełniają, można zaliczyć m.in. Raspberry Pi i BeagleBoard. Za sukcesem komercyjnym minikomputerów embedded stoi także znakomity stosunek możliwości do ceny oraz zapewnienie bardzo dobrego wsparcia technicznego ze strony producenta i licznej społeczności użytkowników, pośród których wielu z nich tworzy praktyczne rozszerzenia programowe i sprzętowe, przyczyniając się tym sposobem do rozwijania produktów. Popularność minikomputerów przyczyniła się także do rozwoju innych dziedzin nauki i techniki, a także szeroko rozumianej sztuki, włączając w to kinematografię i muzykę.
image
image
image