Вычислительный модуль что это
Что такое вычислительный модуль Raspberry Pi
Вы, наверное, слышали о плате Raspberry Pi 4 в Евоком.ЮА и о том, как она может заменить ваш настольный компьютер и построить множество различных проектов от роботов до игровых приставок в стиле ретро.
Но слышали ли вы о серии вычислительных модулей?
Что это? Что оно может делать?
Сначала, когда вы впервые видите вычислительный модуль, он может напоминать вам ноль Raspberry Pi. Тем не менее, они не похожи на них.
Foundation выпустила вычислительный модуль, который позволяет пользователям использовать технологию Raspberry Pi в более гибкой форме и с меньшими затратами.
Модуль Compute на Evo.net.ua предназначен для использования в пользовательских устройствах, где возможности Pi желательны, но из-за их размера не подходят. То, что вы видите сейчас, это Raspberry Pi, уменьшенный для установки на SODIMM (тот же тип разъема, который используется для памяти ноутбука) с встроенной памятью, разъемы которого можно настроить в соответствии с потребностями пользователя.
Полная гибкость процессора
Это означает, что доступно больше GPIO и интерфейсов по сравнению с обычной плат, что позволяет пользователям легче создавать модуль в пользовательскую систему.
Имея это в виду, вычислительный модуль в первую очередь предназначен для тех, кто собирается создавать свои собственные печатные платы. Многие платы ввода-вывода вычислительных модулей также были разработаны, как показано ниже, чтобы помочь дизайнерам
Новейший вычислительный модуль Raspberry Pi 3+ (CM3 +)
Представляем новейший Compute, который содержит в себе Raspberry Pi 3B + с десятикратной производительностью ARM, вдвое большей оперативной памятью и до восьмикратной емкостью флэш-памяти исходного вычислительного модуля.
Флэш-память подключена непосредственно к процессору на плате, но остальные интерфейсы процессора доступны пользователю через контакты разъема.
Вы получаете полную гибкость (что означает, что доступно гораздо больше GPIO и интерфейсов, чем со стандартным компютерным модулем), и проектирование модуля в пользовательскую систему должно быть относительно простым, потому что мы поместили все сложные биты на сам модуль.
Эта плата расширения включает в себя множество доступных интерфейсов для всех ваших требований разработки.
По сравнению с предыдущими версиями CM3 + отличается улучшенным тепловым дизайном печатной платы, и вместе с новым процессором BCM2837B0 CM3 + имеет лучшие тепловые характеристики под нагрузкой. Он имеет большую тепловую массу и может отводить тепло от процессора быстрее. Это может привести к более низким средним температурам и / или более длительной продолжительной работе под большой нагрузкой до того, как процессор достигнет 80 ° C и начнет снижать тактовую частоту.
Вычислительный модуль поставляется в вариантах с встроенной флэш-памятью или вообще без флэш-памяти.
Обратите внимание, что для правильной работы модуля Compute потребуется последняя версия прошивки Raspberry Pi.
Что же может сделать вычислительный модуль Raspberry Pi, зависит от вас, поскольку возможности безграничны с его гибкостью.
Благодаря небольшому размеру и компоновке по сравнению с досками Raspberry Pi, они могут быть встроены во многие проекты и места. Такие потребительские платы предоставляют вам только некоторые функции. Представьте себе, что Raspberry Pi создан специально для вашего устройства, которые функционируют так, как вы хотите, вот что может сделать вычислительный модуль Raspberry Pi. Просто спроектируйте свою собственную несущую плату с источником питания и соединениями, которые вы хотите, и добавьте свои собственные биты к ней, чтобы удовлетворить то, что вы делаете.
Вычислительные элементы Intel® NUC
Модульные вычисления стали проще. Элементы Intel® NUC — это совершенно новый способ проектирования и создания интегрированных решений и мини-ПК. Вычислительные элементы Intel® NUC вместе с системными платами Intel® NUC и элементами корпуса Intel® NUC обеспечивают широкие возможности для модульных вычислений, позволяя вам создавать системы, удовлетворяющие потребности ваших клиентов.
Создаете ли вы индивидуальную систему, вычислительное, полузаказное или полноценное решение для мини-ПК, начните с вычислительного элемента Intel® NUC.
Вычислительные элементы Intel® NUC
Вычислительные элементы Intel® NUC
Вычислительные элементы Intel® NUC наряду с серией разработанных Intel компонентов обеспечивают гибкость модульных вычислительных систем.
Характеристики и преимущества
Мощность ПК
Начните с вычислительного элемента Intel® NUC 8, выбрав нужный процессор и подключив его к элементу системной платы Intel® NUC или другой плате стороннего производителя. Так, вы сможете создать уникальное решение для удовлетворения потребностей своих клиентов.
Встроенный и доступный ввод/вывод
Вычислительный элемент Intel® NUC 8 обладает прямой совместимостью. Вам не придется вносить изменения в свою системную плату, когда мы выпустим вычислительный элемент Intel® NUC с процессором последнего поколения.
Постоянная модернизация
Вычислительные элементы Intel® NUC 9 Pro и Intel® NUC 9 Extreme выводят модульные вычисления на новый уровень. Это первые вычислительные элементы Intel® NUC на базе процессоров Intel® Xeon® и Intel® Core™ i9 серии H, обеспечивающих требуемую производительность для рабочих станций, игровых систем и создания контента.
Создайте то, что нужно вам
Начните с комплекта Intel® NUC и создайте свой уникальный мини-ПК. Модернизируемый вычислительный элемент Intel® NUC и возможность добавления 8-дюймовой графической карты обеспечивают производительность и надежность, требуемую для ресурсоемких вычислений. Благодаря этому вы можете полностью реализовать себя в играх на настольных ПК и в создании контента на рабочих станциях.
Другие видеоролики
The Intel® NUC Pro Chassis Element is a modular chassis built for an Intel® NUC Compute Element.
Intel® NUC elements are an entirely new way to design and build embedded solutions and Mini PCs.
Для работы технологий Intel может потребоваться специальное оборудование, ПО или активация услуг. // Ни один продукт или компонент не может обеспечить абсолютную защиту. // Ваши расходы и результаты могут отличаться. // Производительность зависит от вида использования, конфигурации и других факторов. // См. наши юридические уведомления и отказ от ответственности. // Корпорация Intel выступает за соблюдение прав человека и избегает причастности к их нарушению. См. Глобальные принципы защиты прав человека в корпорации Intel. Продукция и программное обеспечение Intel предназначены только для использования в приложениях, которые не приводят или не способствуют нарушению всемирно признанных прав человека.
Вычислительный модуль
Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в вычислительных устройствах различного назначения.
Известен вычислительный модуль, описанный в работе [1], который содержит шину адреса (внутреннюю системную магистраль адреса), шину данных (внутреннюю системную магистраль данных), шину управления (внутреннюю системную магистраль управления), микропроцессор (центральный процессор), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами.
В вычислительном модуле выходы адреса центрального процессора, входы адреса ОЗУ, входы адреса постоянного запоминающего устройства и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса.
Входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных основного ОЗУ, входы-выходы данных постоянного запоминающего устройства и входы-выходы данных контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью данных. Входы-выходы управления центрального процессора, входы-выходы управления ОЗУ, входы-выходы управления постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления.
Недостатком вычислительного модуля [2] является возможность сбоя в работе вычислительного модуля в случае кратковременных или долговременных сбоев по цепи питания.
Известен также вычислительный модуль [3], являющийся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому и принятый за прототип.
Недостатком вычислительного модуля, выбранного за прототип, является невозможность принятия оперативного программного решения об исполнении процедуры восстановления хода вычислительного процесса после кратковременного выключения питания (сбоя питания), что существенно увеличивает время восстановления вычислительного процесса.
Задачей, решаемой полезной моделью, является создание вычислительного модуля, в котором обеспечивается возможность программного распознавания кратковременного выключения питания (сбоя питания) и быстрого восстановления вычислительного процесса.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором обозначены:
Вычислительный модуль содержит внутреннюю системную магистраль 1 адреса, внутреннюю системную магистраль 2 данных, внутреннюю системную магистраль 3 управления, центральный процессор 4, основное ОЗУ 5, постоянное запоминающее устройство 6, микросхему 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, контроллер 8 внешней системной магистрали, вход-выход 9 внешней системной магистрали адреса, вход-выход 10 внешней системной магистрали данных, вход-выход 11 внешней системной магистрали управления, первый конденсатор 12, первый диод 13, дополнительное ОЗУ 14, второй конденсатор 15 и второй диод 16.
Основное оперативное запоминающее устройство 5, постоянное запоминающее устройство 6, микросхема 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, контроллер 8 внешней системной магистрали и дополнительное ОЗУ 14 имеют входы адреса, входы-выходы данных и входы-выходы управления.
Центральный процессор 4 имеет выходы адреса, входы-выходы данных и входы-выходы управления.
Контроллер 8 внешней системной магистрали имеет входы-выходы внешней системной магистрали адреса, входы-выходы внешней системной магистрали данных и входы-выходы внешней системной магистрали управления.
Входы-выходы внешней системной магистрали адреса, входы-выходы внешней системной магистрали данных и входы-выходы внешней системной магистрали управления контроллера 8 внешней системной магистрали являются, соответственно, входами-выходами 9, 10 и 11 внешних магистралей адреса, данных и управления.
Выходы адреса центрального процессора 4 соединены с внутренней системной магистралью 1 адреса.
Входы адреса основного ОЗУ 5, постоянного запоминающего устройства 6, микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, контроллера 8 внешней системной магистрали и дополнительного ОЗУ 14 соединены с внутренней системной магистралью 1 адреса.
Входы-выходы данных центрального процессора 4, основного ОЗУ 5, постоянного запоминающего устройства 6, микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, контроллера 8 внешней системной магистрали и дополнительного ОЗУ 14 соединены с внутренней системной магистралью 2 данных.
Входы-выходы управления центрального процессора 4, основного ОЗУ 5, постоянного запоминающего устройства 6, микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, контроллера 8 внешней системной магистрали и дополнительного ОЗУ 14 соединены с внутренней системной магистралью 3 управления.
Постоянное запоминающее устройство 6 выполнено на элементах энергонезависимой электроперепрограммируемой памяти. Это позволяет изменять содержимое постоянного запоминающего устройства 6 программным путем без его демонтажа или замены, без применения дополнительных устройств (например, программаторов).
Микросхема 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения содержит статическое ОЗУ и репрограммируемую память, соединенные между собой напрямую внутримикросхемной двунаправленной магистралью по принципу «ячейка в ячейку».
Электронные элементы предлагаемого вычислительного модуля могут быть выполнены следующим образом.
Центральный процессор 4 может быть выполнен на любом процессоре серии Intel x86 или совместимым с ним, или на любом другом универсальном процессоре, имеющем выделенные магистрали адреса и данных.
Дополнительное ОЗУ 14 может реализовано на любой на микросхеме, содержащей в себе ячейки статического ОЗУ, например, на микросхеме часов реального времени типа DS1685E.
Питание других узлов вычислительного модуля осуществляется по обычной схеме.
Входы-выходы 9, 10 и 11 внешних магистралей адреса, данных и управления предназначены для подключения к вычислительному модулю дополнительных устройств (периферийных устройств).
Вычислительный модуль работает следующим образом.
После включения питания центральный процессор 4 выдает на внутреннюю системную магистраль 1 адреса адрес первой команды программы, а на внутреннюю системную магистраль 3 управления сигнал «чтение».
Происходит чтение данных из постоянного запоминающего устройства 6, которые при помощи внутренней системной магистрали 2 данных передаются в центральный процессор 4. Центральный процессор 4 начинает выполнение записанной в постоянном запоминающем устройстве 6 программы и записывает в несколько ячеек дополнительного ОЗУ 14 произвольный код, наличие которого означает, что вычислительный модуль находится на этапе выполнения основной задачи.
При штатной работе после включения электропитания вычислительного модуля первый конденсатор 12 заряжается и микросхема 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения функционирует как обычное статическое ОЗУ заданной емкости. Программа, исполняемая центральным процессором 4 модуля, может записывать и считывать содержимое ОЗУ микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения.
При падении напряжения электропитания первый диод 13 изолирует цепь питания микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения.
Если падение напряжения электропитания носит долговременный характер (длительный перерыв питания или полное выключение), то первый конденсатор 12 начинает разряжаться. Встроенный компаратор электропитания микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения вырабатывает внутренний сигнал, по которому начинается процедура одновременной перезаписи содержимого всех ячеек внутреннего ОЗУ в ячейки внутренней репрограммируемой памяти (процедура автосохранения). Энергию для этой процедуры обеспечивает первый конденсатор 12, изолированный от общей цепи электропитания диодом 13. Диодно-конденсаторная цепь рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить необходимое напряжение электропитания в течение всего времени выполнения операции автосохранения.
Если падение напряжения электропитания носит кратковременный характер, то при его восстановлении сохраненное содержимое ОЗУ микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения вновь становится доступно для процессорного доступа.
Во время выполнения основной задачи для целого ряда ответственных применений в режиме реального времени критически важно при кратковременных сбоях электропитания восстановить ход вычислительного процесса на основе интегральных величин, периодически записываемых в двухуровневую память. Однако для этого следует различать перезапуск вычислительного модуля после кратковременного сбоя питания от начального включения или после длительного перерыва.
Поэтому параметры конденсатора 15, изолированного от основного питания модуля выбирают таким образом, чтобы электропитание дополнительного ОЗУ 14, поддерживалось определенный промежуток времени после падения основного питания вычислительного модуля. В течение этого промежутка времени записанный ранее процессором 4 в дополнительное ОЗУ 14 произвольный код сохраняется. При восстановлении основного электропитания происходит рестарт процессора 4. Одной из первых программных процедур, которые выполняет процессор 4 после рестарта (или включении питания) является сравнение содержимого ячеек дополнительного ОЗУ 14 с тем произвольным кодом, который процессор 4 записывал ранее в эти ячейки при переходе в основной режим работы. Если коды совпадают, то процессор переходит к процедуре быстрого восстановления хода вычислительного процесса, необходимого для возобновления основной работы, в том числе используя интегральные величины, сохраненные при перерыве питания в двухуровневой памяти 7, если коды не совпадают, процессор 4 переходит к выполнению стандартной процедуры, выполняемой при включении электропитания (настройка конфигурации, самотестирование, загрузка необходимого программного обеспечения, настойка программ интерфейса и пр.).
Таким образом, технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении возможности более быстрого восстановления хода вычислительного процесса после кратковременных сбоев электропитания в результате автоматического сохранения интегральных величин, накопленных во время предыдущей работы модуля, и других критически важных данных, и программного выявления кратковременного перерыва питания (сбоя).
Представленные чертежи и описание вычислительного модуля позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить его промышленным способом и использовать в вычислительных устройствах различного назначения, что характеризует предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.
2. Свид. РФ 
13105 на ПМ, МПК G06F 7/00, опубл. 20.03.2000 г.
3. Свид. РФ 21310 на ПМ, МПК G06F 7/00, опубл. 04.09.2002 г. (прототип).
Компьютер на модуле
СОДЕРЖАНИЕ
Дизайн [ править ]
«Компьютер на модуле» также называется «системой на модуле» (SOM). [3] [4] [5]
История [ править ]
Термины «Компьютер на модуле» и «COM» были придуманы VDC Research Group, Inc. (ранее Venture Development Corporation) для описания этого класса встраиваемых компьютерных плат.
Доктору Гордону Крубергу, основателю и генеральному директору Gumstix, приписывают создание первого COM, опередившего следующие узнаваемые записи COM почти на 18 месяцев.
Парадигма быстрого развития (плата расширения COM +), которую установил доктор Круберг, с тех пор лежит в основе передовых разработок и используется ведущими производителями потребительских товаров по всему миру.
COM оказались полезными для запуска целых отраслей, требующих быстрых усилий по разработке. Например, в 2005 году Apple использовала Gumstix COM для тестирования оригинальной концепции iPhone.
Преимущества [ править ]
Использование несущей платы является преимуществом во многих случаях, поскольку она может реализовывать специальные интерфейсы ввода-вывода, устройства памяти, разъемы или форм-факторы. Разделение конструкции несущей платы и COM делает концепции дизайна более модульными, если это необходимо. Носитель, предназначенный для специального применения, сам по себе может повлечь за собой высокие затраты на проектирование. Если фактический процессор и основные контроллеры ввода-вывода расположены на COM, намного проще, например, обновить компонент ЦП до следующего поколения, без необходимости также перепроектировать очень специализированный носитель. Это может сэкономить средства и сократить время разработки. Однако это работает только в том случае, если межплатное соединение между COM и его носителем остается совместимым между обновлениями.
Другие преимущества использования продуктов COM вместо разработки с нуля включают сокращение времени вывода на рынок (TTM), снижение рисков, экономию затрат, выбор различных процессоров, сокращение требований и времени на разработку клиентом, а также возможность проводить как оборудование, так и разработка программного обеспечения одновременно. [6]
Видеообзор модульных ПК Intel NUC Compute Element от компании OCS Distribution
Компания OCS Distribution опубликовала для пользователей краткий видеообзор модульных ПК Intel NUC Compute Element, обладающих гибкостью конфигурации и возможностью апгрейда в кратчайшие сроки. Семейство Intel NUC Compute Element включает ПК для геймеров, графическую станцию для профессионального использования и решение для выполнения индустриальных задач в режиме работы 24/7.
Все эти устройства базируются на вычислительном модуле Intel NUC Compute Element. Различие между ними заключается в том, что в устройстве для геймеров и рабочей станции используются более габаритные модули Intel NUC 9 Extreme Compute Element или Intel NUC 9 Pro Compute Element с мощными процессорами H-серии (TDP 45 Вт), а в компьютерах для промышленного использования применён модуль на энергоэффективном чипе U-серии (TDP 15 Вт).
Модульная конструкция позволяет оперативно производить апгрейд компьютера после выхода новых процессоров, меняя только вычислительный элемент Intel NUC Compute Element.
Вычислительный элемент Intel NUC 9 Pro Compute Element H-series доступен с топовыми процессорами — шестиядерным Intel Core i7-9850H с тактовой частотой 2,6 ГГц (максимальная — 4,6 ГГц) или восьмиядерным Intel Xeon E-2286M с тактовой частотой 2,4 ГГц (максимальная — 5,0 ГГц).
Спецификации вычислительного элемента включают два слота для оперативной памяти SO-DIMM DDR4 общим объёмом до 64 Гбайт, слот для M.2 накопителей SATA или PCI-Express, а также порт HDMI 2.0, два Thunderbolt 3, два сетевых порта Gigabit Ethernet и четыре разъёма USB 3.1 Gen2 Type-A, модули Intel Wi-Fi 6 и Bluetooth 5.0.
В свою очередь, спецификации вычислительного модуля Intel NUC 9 Extreme Compute Element практически идентичны характеристикам Intel NUC 9 Pro за исключением используемых процессоров, начиная с четырёхъядерного Intel Core i5-9300H с восемью потоками и частотой от 2,6 до 4,1 ГГц, и заканчивая флагманским восьмиядерным Intel Сore i9-9980HK с 16 потоками и частотами 2,4–5 ГГц. В последнем ещё и множитель разблокирован, что означает возможность разгона.
Вычислительный модуль Intel NUC 8 Compute Element U-серии относится к семейству более доступных решений, которые используются в более сложных условиях — на заводах и фабриках, в промзонах и на складах. Модуль сертифицирован для работы в режиме 24/7 в температурном диапазоне от 0 до 40 °C. Промышленные корпуса этого ПК имеют защиту от пыли согласно стандарту IP50.
Модульная архитектура Intel NUC Compute Element является прогрессивным решением для сборки ПК, позволяющим произвести развёртывание компьютерной системы в кратчайшие сроки с оптимальными затратами.