Computer

single board computer

Een computer met één board , vaak engl. Single-board computer (SBC) is een computersysteem waarin alle elektronische componenten die nodig zijn voor gebruik, zijn gegroepeerd op een enkele printplaat . Doorgaans is de voeding afzonderlijk als een enkele component ondergebracht. Ze worden in veel toepassingen gebruikt, zoals voor professionele doeleinden in de industrie, in elektronisch gereguleerde productenen in de particuliere en hobbysector.

Basiskennis

Apparaten zoals de KIM-1 , de Microprofessor I en de Apple die ik vormde vanaf het midden van de jaren 1970, een van de voorlopers van latere thuiscomputers en personal computers . Ze werden vaak gebouwd en gebruikt door computerliefhebbers en hackers , maar later daalde hun prevalentie onder thuisgebruikers sterk. Structureel gezien kunnen de meeste thuiscomputers uit de jaren tachtig, zoals de Sinclair ZX81 , de Commodore 64 of de Atari ST, ook worden beschouwd als computers met één bord, maar werden ze meestal niet als zodanig gekenmerkt.

Single board computers worden gebruikt in de industrie voornamelijk in de meting – controle en – regeltechniek gebruikt (MSR). Ze vervangen in veel gebieden hard-wired besturingselementen, omdat wijzigingen in de besturingsprocessen eenvoudig kunnen worden geïmplementeerd door het programma aan te passen en tegelijkertijd goedkoper zijn dan dure programmeerbare logische controllers (PLC’s). Een belangrijke toepassing zijn zogenaamde Embedded-systemen in elektronisch geregelde goederen zoals huishoudelijke apparaten , motorvoertuigen, draadloze routers , consumentenelektronica of zelfs deMedische technologie. In dit geval worden tegenwoordig vaak aangepaste varianten van het Linux- besturingssysteem gebruikt (zoals embedded Linux ).

Sinds 2012 hebben pc’s met één computer opnieuw een stijgende populariteit in de privésector, met name de Raspberry Pi met 5 miljoen verkochte exemplaren (vanaf februari 2015). Ze worden bijvoorbeeld gebruikt als een laaggeprijsd Mediacenter , een thuisserver , als een schoolcomputer of als een experimenteel apparaat onder Linux (bijv. Android ).

Bouw

Een computer met één board bestaat uit ten minste de eigenlijke processor , een klokgenerator , een resetlogica , een ROM voor het programma en input / output-modules. Met deze apparatuur kan eenvoudige sequentiële besturing worden gerealiseerd. Meer complexe taken vereisen extra componenten, met name RAM om tussentijdse resultaten op te slaan of subroutines uit te voeren, en EEPROM of Flash-geheugenvoor variabele parameters die een stroomstoring moeten overleven.

Zeer vaak zijn computers met één bord voorzien van bewakingsschakelingen ( Brown Out Detection , Watchdog ), die de computer resetten naar een gedefinieerde begintoestand in het geval van een onverwachte fout in het programma of in de voeding.

Bovendien kunnen computers met één bord met analoog / digitaal-omzetters , tellermodules, communicatie-interfaces en andere speciale circuits aan de betreffende toepassing worden aangepast.

Geschiedenis van professionele toepassing

Computers met één bord kwamen eind jaren 70 op de markt met de toename van microprocessors . Aanvankelijk dekten ze de behoefte aan goedkope ontwikkelsystemen , maar vanaf het begin waren ze ook ontworpen om te worden gebruikt in productieomgevingen . Zij worden gebruikt in de industrie voornamelijk meting -, controle en – regeltechniek gebruikt (MSR). In veel gebieden kunt u vastbedrade besturingen vervangen door een voordeel, omdat wijzigingen in de besturingsprocessen in de meeste gevallen kunnen worden geïmplementeerd door eenvoudigweg het programma uit te wisselen . Tegelijkertijd zijn ze veel goedkoper danProgrammeerbare logische controllers (PLC) en kan daarom economisch worden gebruikt in gebieden waarvoor een grote PLC te groot is.

Met de progressieve ontwikkeling van de microcontroller , die meer en meer functies combineerde in één chip naast de eigenlijke processorkern, breidde ook het scala aan applicaties zich uit. Tegenwoordig bevinden de nazaten van computers met één boord zich in wasmachines, automatische transmissies , afstandsbedieningen , verwarmingsbedieningen en talloze andere apparaten voor dagelijks en industrieel gebruik. De kleine computers ontwikkelden zich tot steeds betere prestaties, zelfs met 16-bits en 32-bits processors, en ook in de richting van minieme minimale systemen met slechts een paar eenvoudige functies ( BASIC-stempel ).

Varianten en ontwerpen

Veel thuiscomputers , zoals. B van de C64 of de Sinclair ZX81 zijn, vanuit een structureel oogpunt, ook computers met één board met geïntegreerde video-uitgang, aangevuld met een toetsenbord, andere bedieningselementen, randapparatuur en vooral een vorm van massaopslag – zonder deze extensies zijn ze niet bruikbaar. Op dezelfde manier bevatten moderne smartphones en tabletcomputers ingebouwde computers die zijn ingebouwd in een behuizing, meestal op basis van de ARM-microprocessors, maar ook niet als zodanig zijn geëtiketteerd.

6502 Computer met één moederbord

In de vroege computerontwikkeling waren deze computers met één bord heel gebruikelijk, zoals de Apple I- , KIM-1 , SYM-1 en AIM-65- modellen , allemaal gebaseerd op de 6502- microprocessor.

Een kit gebaseerd op de 6502 CPU werd in mei 1980 geïntroduceerd door Elektor-Verlag als een junior computer en ontwikkeld met enkele duizenden exemplaren in Europa naar een populaire doe-het- zelfcomputer. Junior computer op Elektor van Loys nacht man die later als redacteur bij het tijdschrift werd ontwikkeld chip veranderd.

Andere voorbeelden zijn de zelfgebouwde computer Cobold en geïntroduceerd in 1984 in de c’t CEPAC-65, die geschikt was als universele besturingscomputer.

8085 Computer met één bord

Single-board computers waren ook verkrijgbaar met de Intel 8085- processor, bijvoorbeeld de ECB85 experimentele computer van Siemens, die in 1979 werd gelanceerd.

SC / MP Single Board Computer

Een vroege doe-het-zelfcomputer werd in juni 1977 uitgegeven door Elektor-Verlag (G 3078EX) op basis van de SC / MP (Type I). Een andere kit werd door de elektronicafabrikant en educatieve materiaalleverancier Christiani-Verlag uit Konstanz in 1978 geïntroduceerd als een SC / MP educatieve computer op de markt.

Z80 computer met één computer

Als een van de eerste computers met één kaart die beschikbaar is in Duitsland, werd de Nascom 1 op basis van de Zilog Z80- CPU in 1977 gelanceerd. De eerste computers van de Engelse fabrikant Sinclair Research , de Sinclair ZX80 en de ZX81 en de ZX Spectrum- serie, waren ook computers met één board. Op basis van Z80-compatibele CPU’s werden meer computers met één moederbord (de zogenaamde SBC) gerealiseerd, dus u. a. de NDR kleine computer uit het jaar 1984 van Rolf Dieter Klein en de Euro Z80 (Elektor-uitgeverij) uit het jaar 1989. Ook de Z80 EMUF(Eén boordmicrocomputer voor universele alleen-lezen-programmatoepassing) is een populair zelf-assemblagetype geweest. Omdat Zilog’s Z80-processor nog steeds beschikbaar is, worden er nieuwe systemen ontwikkeld met kloksnelheden van 20 MHz.

De computers met één boord van vandaag

Tot de jaren 1990, 8-bit- in-board computers, z. Net als bij Intel 8085 -processor, Intel MCS-51 – microcontrollers en hun opvolgers meter besturingsregel doeleinden (MSR) worden gebruikt. Vandaag de dag zijn computers met één board uitgerust met krachtigere microcontrollers en dekken ze de verschillende behoeften voor huishoudelijke, industriële, automobiel- en militaire doeleinden als een ingebed systeem . De trend is om steeds meer functies (standaardinterfaces, A / D-converters, enz.) Van de computer met één board direct op dezelfde chip als de CPU te integreren (zie System-on-a-Chip)). Als gevolg hiervan kan de prijs per eenheid van deze computers worden verlaagd met toenemende functionaliteit.

Onder de bekende huidige single board computers voor eindgebruikers onder andere Arduino , Beagle Board , cubieboard , Ethernut , PandaBoard , Raspberry Pi , TinkerForge , Banana Pi , pcDuino , Orange Pi , ODROID , NanoPC , HummingBoard en ontworpen voor educatieve doeleinden BBC micro: bit . Dergelijke computers zijn ongeveer net zo een muziek- streaming client , media center , thin client of serverWanneer de besturingskaart in een Quadrocopter toen weerstation , VHF – radio station of een regeleenheid voor dedicated Bitcoin gebruikt -Mining hardware. [1]

Individuele proeven

  1. Spring omhoog↑ Peter Piksa’s blog, How My Raspberry Pi verandert mijn Sunstream in Bitcoins. Betreden op 4 oktober 2013 .