Σε έναν κόσμο που κυριαρχείται από ολοένα και πιο ισχυρές συσκευές, με αποκλειστικές κάρτες γραφικών, επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων και λειτουργικά συστήματα που απαιτούν όλο και περισσότερους πόρους, πρωτοβουλίες όπως αυτή που αναπτύχθηκε από τον μηχανικό Dimity Grinberg φαίνεται να είναι αντίθετη, αλλά ανοίγουν επίσης νέους δρόμους για εξερεύνηση. Και έχει καταφέρει να σχεδιάσει έναν λειτουργικό υπολογιστή ικανό να τρέχει Linux που χρησιμοποιεί μόνο τρία βασικά ηλεκτρονικά στοιχεία.
Αυτός ο μοναδικός υπολογιστής χωράει στην παλάμη του χεριού σας και, παρόλο που δεν προορίζεται να αντικαταστήσει τους παραδοσιακούς υπολογιστές, προσφέρει απτές αποδείξεις για το πόσο μακριά μπορείτε να φτάσετε βελτιστοποίηση και αποτελεσματικότητα υλικού. Η δέσμευση για μείωση των φυσικών στοιχείων στο ελάχιστο χωρίς να θυσιάζεται η λειτουργικότητα τις δυνατότητες του Linux σε περιβάλλοντα όπου ο χώρος και οι πόροι είναι εξαιρετικά περιορισμένοι. Για να εξερευνήσετε περισσότερα σχετικά με συστήματα όπως αυτό, ανατρέξτε στον οδηγό μας για το Λογισμικό LinuxCNC.
Ένα μινιμαλιστικό σχέδιο σε ένα μικροσκοπικό πιάτο
Το έργο, το οποίο ο ίδιος ο Γκρίνμπεργκ ονόμασε «8pinLinux», βασίζεται σε α Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) σχεδιασμένο να ενσωματώνει μόνο τρία τσιπ με συσκευασία SOIC 8 ακίδων το καθένα. Αυτά τα τσιπ δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρά, αλλά το καθένα εκπληρώνει μια θεμελιώδη λειτουργία μέσα στο σύστημα.
Πρώτα απ 'όλα, ο επεξεργαστής που χρησιμοποιείται είναι ένα μοντέλο STM32G0 με αρχιτεκτονική ARM Cortex-M0+, μια περισσότερο από μέτρια επιλογή αλλά επαρκής για τους σκοπούς του έργου. Προστίθεται μια μνήμη σε αυτό 8MB PSRAM, επίσης σε συσκευασία 8 ακίδων, η οποία λειτουργεί ως η μνήμη RAM του συστήματος. Το κλείσιμο της τριάδας των τσιπ είναι ένας ελεγκτής USB PL2303GL, το οποίο παρέχει συνδεσιμότητα και ρυθμιζόμενη ισχύ 3.3 V με έξοδο 100 mA. Για όσους αναζητούν συγκεκριμένες επιδόσεις σε παρόμοιες συσκευές, είναι ενδιαφέρον να το ελέγξουν το καλύτερο λογισμικό CAM για Linux.
Επιπλέον, η πλακέτα ενσωματώνει μια υποδοχή κάρτας microSD, που χρησιμοποιείται ως εξωτερικό σύστημα αποθήκευσης. Αυτή η μικρή λεπτομέρεια είναι ζωτικής σημασίας, καθώς επιτρέπει τη στέγαση το λειτουργικό σύστημα και ορισμένα προσωρινά αρχεία, αν και παραμένουν περιορισμοί ταχύτητας και χωρητικότητας.
Χρήση εξομοίωσης για την υπέρβαση των περιορισμών υλικού
Για να τρέξει το Linux σε τόσο περιορισμένο υλικό, ο Grinberg χρησιμοποίησε τεχνικές του Προσομοίωση αρχιτεκτονικής MIPS. Αυτό σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε τον πυρήνα Linux, προσαρμόζοντάς τον σε ένα περιβάλλον για το οποίο δεν προοριζόταν αρχικά. Το επιλεγμένο λειτουργικό σύστημα ήταν Debian, το οποίο αν και ξεκινά και λειτουργεί, το κάνει με μια αισθητή βραδύτητα λόγω των περιορισμένων δυνατοτήτων της διαμόρφωσης.
Μία από τις μεγαλύτερες τεχνικές προκλήσεις ήταν να κάνουμε τα διαφορετικά στοιχεία να μοιράζονται τον ίδιο δίαυλο δεδομένων χωρίς παρεμβολές. Για να επιτευχθεί αυτό, εφαρμόστηκε μια λύση φιλτραρίσματος που επιτρέπει ξεχωριστά σήματα SPI διαφορετικών συχνοτήτων, έτσι ώστε τόσο η κάρτα SD όσο και η σύνδεση USB να μπορούν να λειτουργούν ταυτόχρονα χωρίς διενέξεις. Εάν σας ενδιαφέρει η εξομοίωση και η χρήση περιορισμένου υλικού, σας συνιστούμε να διαβάσετε σχετικά Pine64, ένας δωρεάν μίνι υπολογιστής.
Ολόκληρη η σχεδίαση έχει βελτιστοποιηθεί μέχρι το χιλιοστό. Αν και δεν έχουν αποκαλυφθεί οι ακριβείς διαστάσεις της πλάκας, εκτιμάται ότι θα μπορούσε να είναι μικρότερη από την 3 cm x 3 cm, δηλαδή, ένα μικροσκοπικό κλάσμα σε σύγκριση με ένα τυπικό Raspberry Pi, το οποίο είναι περίπου 8.5 cm x 5.6 cm.
Μια τεχνική επίδειξη, όχι ένα εμπορικό προϊόν
Αυτό το mini PC δεν προορίζεται να αντικαταστήσει πραγματικά τα τρέχοντα συστήματα, ούτε καν για τους πιο περιορισμένους mini PC που διατίθενται στην αγορά. Πρόκειται μάλλον για μια τεχνική και εννοιολογική άσκηση, με στόχο να δείξει πόσο μακριά μπορεί να φτάσει η αποτελεσματικότητα εάν το διαθέσιμο υλικό συμπιέζεται στο μέγιστο.
Η πρωτοβουλία θυμίζει κάπως άλλα εκπαιδευτικά και πειραματικά έργα, όπως η χρήση μικροελεγκτών για μίμηση βασικών περιβαλλόντων δικτύου, ρετρό βιντεοπαιχνίδια ή βιομηχανικών συστημάτων ελέγχου. Εδώ, η αξία είναι να το αποδείξουμε Ο πυρήνας του Linux μπορεί να προσαρμοστεί ακόμη και σε πλατφόρμες με εξαιρετικά περιορισμένες δυνατότητες. Για όσους ενδιαφέρονται για την ανάπτυξη λογισμικού σε αυτά τα περιβάλλοντα, είναι χρήσιμο να το εξερευνήσουν Arduino IDE στο Raspberry Pi.
Αυτοί οι τύποι προόδου μπορούν επίσης να έχουν πρακτικές επιπτώσεις σε περιβάλλοντα όπου το μέγεθος, η κατανάλωση ενέργειας και το κόστος είναι κρίσιμοι παράγοντες. Ας σκεφτούμε, για παράδειγμα, τα έργα Internet of Things (IoT), όπου έχουμε Μια λειτουργική βάση Linux με τόσο μικρό υλικό θα μπορούσε να είναι ενδιαφέρουσα για πολύ συγκεκριμένες εργασίες..
Αν και αυτή τη στιγμή είναι πιο κατάλληλο ως απόδειξη της ιδέας, δεν αποκλείεται στο μέλλον αυτές οι ιδέες να εφαρμοστούν σε βιομηχανικές, εκπαιδευτικές ή ερευνητικές πλατφόρμες, ανοίγοντας την πόρτα σε πιο προσιτές, βιώσιμες και αποτελεσματικές εξελίξεις.
Το αποτέλεσμα είναι ένας συνδυασμός ευέλικτου λογισμικού και ελάχιστου υλικού, μια ιδέα που αμφισβητεί τις παραδοσιακές έννοιες του τι χρειάζεται για να τρέξει ένα πλήρες και χρήσιμο λειτουργικό σύστημα.
Θα μπορούσαμε να πούμε ότι αυτού του είδους το έργο λειτουργεί ως πεδίο δοκιμών για νέες γενιές σχεδιαστών και προγραμματιστών υλικού και λογισμικού. Η εκτέλεση ενός τόσο περίπλοκου συστήματος σε μια τόσο περιορισμένη διαμόρφωση ανοίγει πολλές δυνατότητες για απομακρυσμένα περιβάλλοντα, ενσωματωμένα συστήματα και συσκευές μιας χρήσης με συγκεκριμένες λειτουργίες. Μια προσέγγιση που μπορεί επίσης να σχετίζεται με το έργο του Noodle Pi, ένα περίεργο πρόγραμμα χειρός.
Το πείραμα «8pinLinux», παρόλο που δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρό ή γρήγορο, καταφέρνει να καταστήσει σαφές ότι υπάρχει περιθώριο να ξανασκεφτούμε πώς σχεδιάζεται και διανέμεται η τεχνολογία, αξιολογώντας όχι μόνο την απόδοση, αλλά και την αποτελεσματικότητα, προσβασιμότητα και τεχνολογική βιωσιμότητα.
Εξακολουθεί να ενισχύει την εικόνα του Linux ως ένα εξαιρετικά εύπλαστο λειτουργικό σύστημα, το οποίο μπορεί να προσαρμοστεί σχεδόν σε οποιοδήποτε περιβάλλον, από υπερυπολογιστές έως πειραματικά έργα τσέπης.
