Kompakt boyutları, yüksek esneklikleri, olağanüstü dayanıklılıkları ve üstün performanslarıyla tanınan tek kartlı bilgisayarlar (SBC'ler), gömülü Nesnelerin İnterneti (IoT) ve uç bilgi işlem alanlarında önemli uygulamalar bulmuştur. Bu cihazlar, yer kısıtlamaları nedeniyle normal bilgisayarların ve soğutma ekipmanlarının kullanılamadığı, ancak belirli işletim sistemi özelliklerine ihtiyaç duyulan zorlu endüstriyel ortamlar için özellikle uygundur. Bu tür senaryolarda, endüstriyel sınıf tek kartlı bilgisayarlar en uygun seçimdir.
Tek kartlı bilgisayar nedir?
Tek kartlı bilgisayar (SBC), mikroişlemciler, bellek ve arabirim bileşenlerinin tek bir baskılı devre kartı üzerine entegre edilmesiyle tasarlanan ve 2018 yılında ortaya çıkan yaygın bir açık kaynaklı donanımdır.
Son yıllarda, tek kartlı bilgisayarlar (SBC'ler), kompakt form faktörleri, düşük güç tüketimi ve etkileyici performansları sayesinde popülerlik kazanmıştır. Günümüzde SBC'ler, hobi projelerinden endüstriyel otomasyona ve hatta yapay zeka geliştirmeye kadar çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tek Kartlı Bilgisayarların Pazar Büyüklüğü
Research and Markets verilerine göre, küresel tek kartlı bilgisayar pazarı 2019 yılında 2,86 milyar dolar olarak değerlendi ve 2020 ile 2027 yılları arasında yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) %4,6 olacak şekilde 2027 yılına kadar 3,8 milyar dolara ulaşması öngörülüyor. Tek kartlı bilgisayar pazarı, yarı iletken endüstrisindeki diğer segmentlerle karşılaştırıldığında kendine özgü özelliklere sahiptir.
Tek Kartlı Bilgisayarların Uygulamaları
Açık kaynaklı donanımın ticarileştirilmesinde, Raspberry Pi, Arduino, Beagleboard gibi tek kartlı bilgisayarlar ve MakerBot 3D yazıcı gibi bazı maker projeleri dahil olmak üzere pek çok başarılı örnek görülmüştür.
Açık kaynaklı donanım, endüstriyel uygulamalar için özel olarak tasarlanmış tek kartlı bilgisayarlar sayesinde endüstriyel sektörde de kullanışlıdır. Açık kaynaklı donanım kullanarak ürün geliştirmek için gerekli bilgi, süreçler ve araçlar işletmeler arasında paylaşılabilir; böylece üretim kapasitesi artık birincil farklılaştırıcı unsur olmaktan çıkar ve bunun yerine işletmeler içindeki tasarım esnekliği ve inovasyon ön plana çıkar.
Tek kartlı bilgisayarlar genellikle temel entegre geliştirme ortamlarını, kaynak kodunu ve donanım şemalarını açık kaynak kaynakları olarak sunar ve geliştiricilere DIY fırsatları sunarak açık kaynak bilgilerine dayalı uygulamalarını ve projelerini oluşturmalarına olanak tanır.
Modüler donanım tasarımı, gömülü sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve tek kartlı bilgisayarların yükselişi, modüler mimarilerin benimsenmesini hızlandırmıştır. Gömülü sistem tasarımcıları, ürün geliştirme için uygun tasarım araçlarının yardımıyla hem modüler açık kaynaklı donanımı hem de yazılımı aynı anda kullanabilirler.
Modüler tasarım modelleri, genel bir sistemi bağımsız parçalara ayırır ve bu parçaların her biri yeni sistemlerin işlevselliğini genişletmek için kullanılabilir. Computer-on-Module (COM), bu tasarım yaklaşımının bir ürünüdür; temel işleme işlevlerini bir modülde yoğunlaştırarak, kullanıcıların özel taşıyıcı kartlara ek özellikler eklemelerine ve böylece daha zengin işlevsellik uzantıları elde etmelerine olanak tanır.
RISC-V Tek Kartlı Bilgisayarlar
RISC-V tek kartlı bilgisayarlar, öncelikle RISC-V mimarisinin kendisi sayesinde günümüzde en çok beğenilen SBC'ler arasında yer almaktadır.
RISC-V, yazılımın CPU gibi donanım bileşenleriyle nasıl etkileşime girdiğini tanımlayan bir model olan açık kaynaklı bir komut seti mimarisidir (ISA). Azaltılmış Komut Seti İşlemciliği (RISC) ilkelerini izleyen RISC-V'yi ayıran özellik, herkesin ISA'ya dayalı CPU'lar/SoC'ler geliştirebilmesini sağlayan açık yapısıdır. RISC-V tek kartlı bilgisayarlar çeşitli işletim sistemlerini destekler; Ubuntu gibi dağıtımlar yıllardır RISC-V desteği sunmaktadır. Buna karşılık, Arm mimarisine dayalı işlemcilerin kullanımı için Arm'a lisans ücreti ödenmesi gerekir. Arm işlemcileri, daha fazla araştırma, finansman ve geliştirmeden yararlanarak şu anda yaygın olarak kullanılmaktadır.
RISC-V ISA açıktır ve özellikle Çin, uygulamalarını geliştirme konusunda ön saflarda yer almaktadır. Alibaba'nın Pingtouge ve SaSi gibi bazı RISC-V yongaları ortaya çıkmıştır. RISC-V mimarisine sahip yongalar, çok sayıda araştırma kurumu, işletim sistemi satıcısı, açık kaynak topluluğu ve geliştiricinin beğenisini kazanmıştır. Shen Yipeng'e göre, düşük güç tüketimi, düşük maliyet ve açık kaynaklı IP gibi RISC-V'nin avantajları, onu hizmet bilişiminden IoT kontrolü ve algılamaya kadar çeşitli uygulamalar için uygun hale getirmektedir.
Tek Kartlı Bilgisayarların Gelişimi
Açık kaynaklı donanım olarak, SBC'lerin geleceği, insansız hava araçları gibi modüler açık kaynaklı donanımların merkezinde yer alan yeni gelişen sektörlerin gelişiminde yatmaktadır. Bu yeni gelişen sektörler, çeviklik, kullanıcı odaklı özelleştirme ve topluluk odaklı geliştirme ile karakterize edilen yeni talepleri temsil etmektedir. İmalat sektöründeki geleneksel üretim ve tedarik yöntemleri bu trendden etkilenecektir. Artan özelleştirme talebini karşılamak için üreticiler, küresel çapta merkezi olmayan üretim altyapıları kurmaktadır. Bu trendde, açık kaynaklı donanım, nihai ürün üretimine entegre olarak daha önemli bir rol oynayacak ve imalat sektörünü daha fazla verimlilik ve sürdürülebilirliğe doğru yönlendirecektir.
Tek Kartlı Bilgisayar Kasası - Edge2
Edge2, çeşitli uygulamalar için gelişmiş performans ve işlevsellik sunan, güçlü, zengin özelliklere sahip ve çok yönlü bir tek kartlı bilgisayardır.
Edge2 geliştirme kartı yaklaşık 82 x 57 mm boyutlarındadır ve bu da onu bir yetişkinin avucundan bile daha küçük hale getirir. Bununla birlikte, sağlam bir performansa ve zengin özelliklere sahiptir. Edge2'nin genel görünümüne ve belirli teknik özelliklerine daha yakından bakalım.
İşlevsellik açısından Edge2, maksimum 1,5 A güç çıkışı sunan bir USB 3.0 Tip-A bağlantı noktası, DP çıkışı destekleyen bir USB 3.1 Tip-C bağlantı noktası, bir HDMI arabirimi, güç aktarımı için bir USB-C bağlantı noktası ve maksimum 1,3 A güç çıkışı sunan bir USB 2.0 Tip-A bağlantı noktasına sahiptir.
Ayrıca, Edge2'de güç, işlev ve sıfırlama düğmeleri gibi geleneksel işlev düğmeleri de bulunur. İşlev düğmesi, geliştirme kartının MaskROM moduna girmesini sağlayarak sistem yazma işlemini kolaylaştırır.
Ayrıca Edge2, alt tarafında bulunan iki adet dijital mikrofon ve kameralar için üç adet MIPI-CSI arabirimi dahil olmak üzere çeşitli giriş ve çıkış arabirimleri sunar.
Edge2 geliştirme kartının diğer tarafında ise I2C, UART, SPI, ADC, PWM, I2S, USB ve iki adet MIPI-DSI ekran çıkış arabirimi dahil olmak üzere iki adet IO arabirimi bulunmaktadır.
Özetle, Edge2 boyut olarak nispeten kompakt olmasına rağmen, yaygın olarak kullanılan yüksek performanslı arayüzlerin yanı sıra geliştirme ve hata ayıklama için daha özel G/Ç bağlantı noktalarını da içeren zengin bir arayüz yelpazesine sahiptir. Elbette, bu işlevsel arayüzler sağlam bir donanım desteği olmadan mümkün olamazdı. Şimdi kart üzerindeki belirli yongalara daha yakından bakalım.
