Izlaskom prvog Mac mini prije deset godina, Apple je dokazao da se dobro računalo može spakirati u malo tijelo. Proizvođačima računala trebalo je neko vrijeme da skupe hrabrosti i slijede njihov primjer. Danas se mini-PC računala mogu kupiti za 10.000 rubalja, doslovno svugdje, i ona su utjelovljenje gotovo svih želja vezanih uz rad s multimedijom ili s uredskim aplikacijama.
Osim toga, tehnologije upakirane u ultrakompaktno pakiranje dizajnirane su za tih i energetski učinkovit dugotrajan rad. Sve to predodređuje korištenje ove klase uređaja kao univerzalnog medijskog centra, koji se može spojiti izravno na TV, ili kao uredsko računalo, čiji su resursi dovoljni za udoban rad u Wordu, Excelu i drugim uređivačima.
Naravno, mala računala ne mogu zamijeniti računala s potpunom sistemskom jedinicom i vrhunskom opremom. Međutim, oni su alternativa prijenosnim računalima jer prijenosna računala često nude niže performanse od mini računala za približno istu cijenu. Ima smisla kupiti mini PC ako maleno računalo planirate koristiti samo kao stolno računalo. Testirali smo najbolje uređaje u cjenovnoj kategoriji do 40.000 rubalja i reći ćemo vam koja su jeftina ultrakompaktna računala bila najbolja.
Računala veličine dlana
Postoji ogroman broj veličina i dizajna mini računala, a razlikuju se i po performansama. Najveći od njih imaju kvadratnu bazu sa stranicom od oko 20 cm, visinom od oko pet centimetara i težinom od oko kilograma - ovu vrstu kućišta često koriste Asus i Apple. Njihov konkurent Zotac, u pravilu, preferira kompaktniji faktor oblika: kvadrat sa stranom od 13 cm, a vaga s ovim mrvicama pokazuje samo oko 600 grama.
Zotac ZBox PI321 pico (15 000 rubalja, nije sudjelovao u testu) teži ne više od pametnog telefona (150 g) i stane u džep jakne. Što se tiče hardvera, uređaj je, naravno, inferioran u odnosu na mini-PC, ali njegova snaga je dovoljna za udoban rad s uredskim aplikacijama.
Ali to nije granica: postoje i manji slučajevi. Primjerice, Zotac ZBOX PI321 pico nettop, koji nije ušao u usporedbu, teži kao pametni telefon, a procesor koji koristi, Atom Z3735F, više odgovara tabletima.
Učinkovite performanse mini-PC-a s Broadwell mikroarhitekturom
Da bi izgradili dobro mini-PC, inženjeri tvrtke uvijek moraju napraviti kompromis, jer računalo u ultrakompaktnom kućištu ne samo da mora biti produktivno, već i opremljeno svim potrebnim priključcima, kao i iznimno tihim sustavom hlađenja. Omjer performansi i potrošnje energije prvenstveno je određen glavnim karakteristikama procesora. Gotovo svi testirani uređaji rade na Intelovim procesorima s maksimalnim toplinskim paketom (TDP) od 15 W.
Sva mini-računala rade na energetski učinkovitim procesorima s toplinskim paketom od 15 W (ZBOX nano AQ02 Plus ima 19 W). Riječ je o štedljivim čipovima Haswell i Broadwell generacije, a prednost ima Broadwell budući da je veličina tranzistora čipova ove mikroarhitekture samo 14 nm, dok se Haswell proizvodi po 22-nm procesnoj tehnologiji. . Što su tranzistori manji, to je mikro krug učinkovitiji. U teoriji, Broadwell čipovi s istim TDP-om postižu veću računalnu snagu, odnosno s istim performansama troše manje energije.
Modularni princip koji se koristi u sastavljanju računala također se odnosi na mini-PC računala, na primjer, VivoPC iz ASUS-a. Za zamjenu HDD-a ili RAM-a samo odvrnite vijke poklopca kućišta Ovaj je omjer u praksi dokazao naš Cinebench benchmark, koji ocjenjuje performanse višejezgrenih procesora. Procesor Broadwell Core i5 u mini-PC-u ZBox nano MI542 Plus iz Zotaca dobio je najvišu ocjenu tijekom testiranja, a slijedi ga Core i5 (Haswell) iz mini-PC-a Apple.
Potpuno je ista situacija s Core i3 procesorima. Rezultat Broadwell procesora ugrađenog u MSI Cubi mini-PC pokazao se boljim od Core i3-4030U, koji je donedavno bio donekle standard za CPU uređaje u ovoj klasi.
Sliku upotpunjuju uređaji bazirani na Celeron procesorima s Haswell mikroarhitekturom i APU-om iz AMD-a u ZBox nano AQ02Plus s TDP vrijednošću od 19 W, koji ne mogu predstavljati ozbiljnu konkurenciju Broadwellu i Haswellu u pogledu performansi procesora.
Pobjednik našeg testa, Asus VivoPC VM62N, opremljen je NVIDIA GeForce 820M diskretnom grafičkom karticom, koja je, međutim, prilično slaba. Svi ostali uređaji za prikaz grafike igara ili igranje filmova koriste grafičke kartice integrirane u čip.
Ali općenito, grafička izvedba Intel HD Graphics 5000 u Apple Mac mini je čak i bolja od NVIDIA. Od svih testiranih Intelovih grafičkih kartica, ima najjači hardver i najveću brzinu takta. Na trećem mjestu je ZBox nano MI542 Plus s Broadwell čipom. Međutim, niti jedno od ovih grafičkih rješenja nije dovoljno za kompletiranje ozbiljnih igara.
Mac mini procesor ima najsnažniji grafički čip, njegove performanse su čak i veće od performansi diskretnog GeForce 820M. Reprodukcija filmova i videa
Slika s reprodukcijom filma je drugačija. Svi grafički čipovi podržavaju H.264 hardversko ubrzanje. Kada gledate film na mreži i preuzimate video u MP4 ili MKV formatu, možete vidjeti da je gotovo svaki put video komprimiran korištenjem H.264 standarda.
Počevši od Haswell generacije, Intelova grafika za H.264 kodek podržava čak i 4K rezoluciju. Ali AMD grafika nije dovoljna za 4K. U međuvremenu, internetske tvrtke i industrija zabave postupno prelaze na novu generaciju kodeka. Google planira nastaviti nuditi YouTube videe u VP9 formatu, a Netflix će emitirati TV serije u 4K rezoluciji koristeći H.265 standard video kompresije. Odnosno, mini-PC u ulozi univerzalnog kućnog playera s rezervom za budućnost treba kupiti samo s čipom s Broadwell mikroarhitekturom, jer samo ova Intelova mikroarhitektura nativno podržava nove standarde video kompresije H.265 i VP9 . Problemi nastaju samo kod reprodukcije 4K videa pri 60 FPS.
Svi podržavaju H.264 standard video kompresije, ali samo Broadwell čipovi podržavaju VP9, Googleov novi format za YouTube i H.265 standard. Također, kada kupujete mini-PC, trebali biste pažljivo pogledati vrstu ugrađenih diskova. Za veliku zbirku filmova, trebali biste uzeti u obzir samo mini-PC s pogonima magnetskog diska, čije performanse, međutim, ostavljaju mnogo za poželjeti. Kapacitet ugrađenih diskova ne prelazi 1 TB, a kapacitet brzih solid-state diskova je 128 GB. Štedljivi kupci mogu sami dovršiti mini-PC jer ih je obično lako rastaviti, što vam omogućuje zamjenu RAM-a i tvrdog diska bez ikakvih problema.
Ako pohranjujete kolekciju filmova na mrežnu pohranu na kućnoj mreži, razmislite o instaliranju SSD-a velike brzine kako biste poboljšali performanse svog mini računala. Ali ako cijela zbirka filmova i pjesama mora stati u mrvicu, onda sve ovisi o veličini kućišta. Neki uređaji imaju dovoljno mjesta za 3,5-inčni magnetni disk kapaciteta do 1 TB, koji se relativno lako može zamijeniti modelom od 4 TB.
Veće brzine mogu se postići s hibridnim pogonima (SSHD) s integriranim magnetskim diskovima i flash čipom velike brzine dizajniranim za predmemoriju najčešće korištenih podataka, kao što je to slučaj u Acer Aspire Revo One.
Mini računala se uvelike razlikuju u referentnim performansama: rezultat prvenstveno ovisi o vrsti tvrdog diska. Mini-PC s manjim kućištem može primiti 2,5-inčni pogon i ne više - u ovom slučaju možete kupiti samo prijenosne pogone kapaciteta do 1 TB.
Što se tiče povezivanja perifernih uređaja, sva su mini računala dobro opremljena. U pravilu su nužno opremljeni IEEE 802.11ac bežičnom vezom i LAN mrežnim priključkom. Četiri USB 3.0 konektora dovoljna su za miš, tipkovnicu i vanjski optički pogon. Nijedan od njih nema ugrađen pogon.
Stražnji poklopac Zotac ZBoxa dovoljno je velik da primi razna sučelja. Potrebna je prisutnost HDMI i DisplayPort za video izlaz, kao i USB 3.0 za periferne uređaje Monitor ili TV povezani su preko HDMI ili DisplayPort. Svi uređaji imaju HDMI konektor, samo polovica ima DisplayPort. Ako već uživate u slici 4K TV-a u vlastitoj dnevnoj sobi, poželjet ćete investirati u mini računalo s najmanje DisplayPort 1.2. Od ove verzije nadalje, ovaj konektor može prenositi 4K pri 60 FPS. HDMI 1.4 može podnijeti samo 30 okvira/s, a mini računalo s HDMI 2.0 još ne postoji.
Mala računala još nisu jako popularna, ali siguran sam da će ih mnogi korisnici cijeniti. Osobno sam se ranije zagledao u mala računala, ali tada u prodaji nije bilo mini Windows računala koje bi moglo zamijeniti desktop računalo.
Naravno, postoje prijenosna računala koja su kompaktna i svestrana, a mogu zamijeniti jedinicu sustava. Ali za mene u jeftina prijenosna računala postoje 2 ozbiljna nedostatka:
- Prijenosna računala imaju malu dijagonalu zaslona i nisku rezoluciju. Kvaliteta prikaza je vrlo niska, ako odstupite od pravog kuta, slika blijedi.
- Jeftina prijenosna računala nemaju SSD diskove, a to je ozbiljan nedostatak za performanse.
Naravno, prijenosno računalo nije zamjenjivo na putovanju, a ja imam prijenosno računalo koje nosim sa sobom, ali što se tiče korištenja kod kuće, za mene osobno je monitor velike dijagonale, visoke rezolucije i IPS matrice. bolje. Ovo su razlozi zašto sam odabrao mini PC. 
Razgovarajmo o svemu redom, danas govorimo o tihom malom računalu koje može zamijeniti jedinicu sustava:
Mini računalo dolazi u maloj kutiji, 
Paket uključen: 
1 - samo računalo
2 - napajanje
3 - 220V kabel
4 - dvije Wi-FI antene, vijci za pričvršćivanje. Zasebno sam od istog prodavača kupio VESA nosač za monitor.
5 - pričvrsni vijci
6 — VESA nosač (nije uključen, mora se naručiti zasebno)
Dimenzije
Kao što ste već primijetili, dimenzije računala su vrlo kompaktne 14 x 11 x 3,5 cm, dimenzije su usporedive s dimenzijama 3,5″ tvrdog diska za stolno računalo: 
Tehnički podaci
Općenito, ovo malo računalo možete kupiti u različitim konfiguracijama, dolje ću dati poveznice na njih. U međuvremenu ćemo govoriti o ovom konkretnom primjeru.
Vanjski priključci
Svi priključci nalaze se na dva suprotna kraja.
S jedne strane 
- gumb za napajanje
- priključak za napajanje
- 1 USB 3.0 priključak
- 4 USB 2.0 priključka
S druge strane 
- 2 priključka za antenu
- 3,5″ audio izlaz
- Priključak za mikrofon od 3,5 inča
- RJ-45 mrežni adapter
- HDMI izlaz
- VGA izlaz
Što je unutra
Pogledamo li u unutrašnjost mini računala, vidjet ćemo da je sve unutra kompaktno. Ovdje možete vidjeti 1 SO-DIMM utor s memorijskim modulom, mSATA konektor s umetnutim SSD diskom, Mini PCIE konektor u koji je umetnut Wi-Fi modul. 
Tu je i SATA konektor za spajanje tvrdog diska, te nestandardni strujni konektor za hard disk. Nisam pokušao spojiti dodatni disk jer nije bilo strujnog kabela. I da budem iskren, sumnjam da može stati u ovo kućište, barem nema pričvršćivača za to.
Hlađenje
Sustav hlađenja ovdje je pasivan, odnosno u ovom računalu nema navijača, a za odvođenje topline zaduženo je rebrasto tijelo malog računala. S obzirom na navedene zahtjeve za odvođenje topline procesora - TDP 7,5W, kućište se prilično dobro nosi s odvođenjem topline. Što se tiče pregrijavanja, do sada se nisam susreo s tim, računalo se nikada nije smrznulo ili isključilo u 2 mjeseca. 
Mjerenja temperature vršena su pomoću senzora ugrađenog u procesor tijekom svih testova, to je otprilike 80 minuta. Kao što se može vidjeti iz mjerenja:
- minimalna temperatura bila 40°C
- Maksimalna temperatura bila je 50°C
pri čemu granica do kritične temperature bila 50°C od maksimuma.
Odsustvo ventilatora i klasičnog hard diska znači potpuno odsustvo buke, za mene je to veliki plus.
operacijski sustav
Računalo je došlo s predinstaliranim engleskim Windowsima 7, kopija nije bila licencirana. Odmah sam instalirao drajvere za Windows 8.1 x64, sve je instalirano, jedino sam ih ažurirao. 
Linux sustavi rade na ovoj bebi, Ubuntu Live CD je startao bez problema. Mislim da će sve druge distribucije raditi jednako dobro.
U specifikacijama računala stoji da podržava stari dobri Windows XP, ali ja nisam instalirao ovaj sustav pa ne mogu reći koliko točno radi i kako stoje stvari s drajverima.
Izvođenje
odmah ću ti reći Igrači - ovo računalo nije za vas! Kao što sam već napisao o grafici ovdje, Intel HD Graphics, ugrađena u procesor, nažalost neće pokretati moderne igre. Ali za neke igrice to je sasvim dovoljno.
Odaberete li računalo koje bi zauzimalo malo prostora za surfanje internetom, za rad u uredskim aplikacijama, za gledanje videa i slušanje glazbe, za rad u Photoshopu i drugim grafičkim uređivačima – onda možete biti sigurni da će se ova beba lako snaći sa svim tim zadacima!
Test performansi
Za mjerenje performansi koristili smo test PerfomanceTest 8, možete ga preuzeti na ovoj stranici web stranice www.passmark.com, u ovom testu:
- Ukupna ocjena računalo 680.4-709.0
- CPU pokazao je rezultat 30% niži od Core2Duo E8400
- Grafička umjetnost, očekivano, slab, oko 2 puta sporiji od Radeona 6450
- Prema testu pamćenja zaostaju za DDR2 - 16%, od DDR3 - više od 37%
- Disk pokazao rezultate 2,5 puta brže od konvencionalnih diskova i 38% sporije od ostalih SSD diskova
Detaljni rezultati testa:
2D grafika:
3D grafika:
CPU:
Memorija:
Disk:
Konačni rezultat:
Sigurno je malo ljudi pomislilo da na svijetu postoje računala čije dimenzije ne premašuju bankovnu karticu. Mislite li da je to nerealno? Ali ne. Slična računala postoje, štoviše, jedno od njih predstavljeno je upravo ove godine. Međutim, zašto ne proći kroz sve poznate modele “malenih” računala? U današnjem materijalu ćemo govoriti o tome koja najmanja računala postoje na svijetu. Bit će zanimljivo i poučno. Ići!
ČIP.
Dakle, današnju listu otvara računalo tvrtke C.H.I.P. Ovaj uređaj je nastao 2015. godine. Dimenzije računala su nevjerojatne - 45 x 30 mm. Tako se najmanje računalo na svijetu lako može smjestiti u novčanik, džep ili kutiju šibica.
Računalo pokreće GR8 procesor. Frekvencija takta je 1 GHz. Kapacitet RAM-a je 256/512 MB, a tvrdi disk ima kapacitet do 4 GB. Tu su i ugrađeni Wi-Fi i Bluetooth moduli.
C.H.I.P. je povezan preko posebne matične ploče koja ima USB ulaz. Također možete spojiti vanjski monitor, tipkovnicu, miš, zvučnike i Ethernet kabel na ploču.
Tvorci C.H.I.P.-a također tvrde da ako spojite 1-2 bežična gamepada na njihovo računalo, lako možete igrati mnoge retro igre koje rade pod DOS-om. Općenito, "čip" nije problem pogodan za neke jednostavne uredske poslove, pregledavanje multimedijskih datoteka i druge ne previše složene zadatke.
Cijena osobnog računala u ovom trenutku je 16 dolara (1000 rubalja) bez matične ploče.
Edison
Drugi na svijetu o kojem će biti riječi je Edison iz Intela. Svjetski poznata tvrtka za proizvodnju procesora nije mogla stajati po strani kada su se u svijetu počela pojavljivati mala računala, te je odlučila dati svoj odgovor. Prva prezentacija Edisona održana je 2014. godine, a masovna prodaja je krenula već 2015. godine.
Dimenzije Intelovog računala čak su manje od onih kod Chipa - 35 x 25 mm. Što ste uspjeli smjestiti na tako mali komad ploče? Da, zapravo, cijeli standardni set: procesor s 2 jezgre Silvermont s frekvencijom od 500 MHz, 4 GB memorije za pogon, 1 GB RAM-a i moduli za Wi-Fi i Bluetooth. Usput, antena za Wi-Fi može biti dvije vrste - ugrađena i vanjska.
Edison je instaliran na posebnoj ploči, koja je uključena u komplet. Ploče mogu biti različite, ali najčešća je kompatibilna s Arduinom. Ovo se računalo vrlo lako povezuje preko USB priključaka na ploči. Umjesto standardnog OS-a, možete instalirati bilo koji prilagođeni prema vlastitom nahođenju.
Kako uvjerava programer, Intel, u budućnosti će za Edison biti napravljena posebna trgovina aplikacija, nalik na Google Play ili Apple Store. Mogućnosti računala su također prilično dobre - pogodno je ne samo za rad, već i za zabavu.
CuBox-I 4 x 4
CuBox uređaj je na trećem mjestu kao najmanje računalo na svijetu. Izgledom više podsjeća na kompaktno računalo u kućištu. Dimenzije "bebe" su 50 x 50 x 50 mm. Kućište ima HDMI konektore, utor za micro-SD memorijsku karticu i konektor za strujni kabel.
Što se tiče tehničkih karakteristika, procesor koji se ovdje koristi je Freescale iMX6 čip, izgrađen na Cortex A9 arhitekturi. Radni takt mu je 1,0-1,2 GHz. Postoji čak i zaseban grafički čip koji djeluje kao video akcelerator - Vivante GC2000. Računalo ima 4 GB RAM-a. Što se tiče tvrdog diska, koristi se micro-SD memorijska kartica. Usput, u kompletu odmah dolazi kartica od 8 GB. Sve bežične tehnologije su podržane. Cube radi na Android operativnom sustavu, verzija 4.4.Nažalost, nije poznato hoće li doći do ažuriranja na 5.1 i više.
Što se tiče mogućnosti, CuBox je vrlo usporediv s tabletima, samo puno bolji što se tiče performansi. Loša strana je možda nemogućnost izravnog rada s exe datotekama i ponovne instalacije OS-a na bilo koji drugi. Što se tiče troškova, CuBox možete kupiti za 150-170 dolara (9500 - 10790 rubalja).
Michigan MicroMote
Michigan Micro Mote naziv je najmanjeg računala na svijetu koje se na današnjoj listi nalazi na pretposljednjem mjestu. Donedavno se ovaj uređaj smatrao najmanjim. Dimenzije Micro Mote su jednostavno nevjerojatne - samo 1 kubični mm. Čak je i sjeme ili zrno pšenice veće od ovog računala.
Međutim, čime se Micro Mote može pohvaliti? Pa, postoji Phoenix procesor, koji je podijeljen u 2 dijela. Jedan djeluje kao CPU, a drugi je izravno odgovoran za periferne uređaje, uređaje za pohranu i jedinicu za upravljanje napajanjem.
Mogućnosti ovog računala prikladnije su za neke industrijske svrhe ili prijenosne uređaje. Sve skupa može služiti kao razni senzori, na primjer, za mjerenje temperature, tlaka itd. Računalo je također sposobno fotografirati, tražiti minerale i kontrolirati razne elektronike. Računalo se, inače, “napaja” sunčevom energijom, pa je i ekološki prihvatljivo.
IBM
Eto, stigli smo do posljednjeg mjesta na kojem se ponosno nalazi najmanje računalo na svijetu iz IBM-a. Dimenzije PC-a su 1 x 1 mm, što je čak manje od kristala iste soli.
Vrijedno je odmah reći da je glavna svrha uređaja industrija, pametni uređaji i druga elektronika. Odnosno, nećete moći koristiti računalo kod kuće. Snaga PC-a, kako tvrde programeri iz IBM-a, usporediva je s procesorima iz 90-ih, što je sasvim dobro za takav uređaj. Procesor je opremljen sa stotinama tisuća mikrotranzistora, RAM-om tipa SRAM, fotomodulom za napajanje, LED indikatorom za obavijesti i slanje informacija itd. Zanimljivo je da procesor ima ugrađen blockchain modul s kojim računalo radi savršeno.
A evo, zapravo, fotografije najmanjeg računala na svijetu:
Programeri također tvrde da se njihovo malo računalo lako može koristiti kao čip za praćenje poštanskih pošiljaka, kao “mozak” za upravljanje pametnim domom, automobilom, zrakoplovom i, naravno, kao umjetna inteligencija, koja zasad može podnijeti samo jednostavne zadatke poput sortiranja i obrade podataka, ali u budućnosti IBM obećava proširiti mogućnosti.
Prošlog ožujka AlphaGo, program koji je razvio Google DeepMind, pobijedio je jednog od najboljih Go majstora na svijetu, Leeja Sedola. Ova serija igara postala je pokazatelj za što su neuronske mreže sposobne. I nalaze upotrebu u drugim (manje globalnim) aplikacijama, kao što su programi za otkrivanje zlonamjernog softvera ili prevođenje teksta u slikama.
Očekuje se da će tržište softvera koji koristi mogućnosti dubokog učenja premašiti milijardu dolara u bliskoj budućnosti. Stoga istraživači dizajniraju posebne čipove koji se mogu nositi s takvim aplikacijama.
Među njima se ističu Google, Nvidia, Qualcomm itd. No danas bismo htjeli govoriti o razvoju znanstvenika sa Sveučilišta u Michiganu – projektu Michigan Micro Mote – računalu zapremine jednog kubičnog milimetra.
Izvršni direktor SoftBanka, Masayoshi Son, sugerirao je da će do 2035. godine broj gadgeta Internet of Things dosegnuti 1 trilijun. No, moderni uređaji, poput kamera, mikrofona, brava, termostata, imaju manu - nisu u stanju sami analizirati informacije, pa ih neprestano šalju u oblak, trošeći energiju.
Istraživači sa Sveučilišta Michigan odlučili su riješiti ovaj problem i napraviti pametna i mala računala sa senzorima za IoT.
“Teško je zamisliti koliko će podataka generirati trilijun uređaja”, kaže profesor David Blaauw sa Sveučilišta u Michiganu. "Stvaranjem malih, energetski učinkovitih senzora koji mogu analizirati u hodu, učinit ćemo naš okoliš sigurnijim i uštedjeti električnu energiju."
Upravo problem potrošnje energije mora riješiti računalo Michigan Micro Mote koje je toliko malo da se po veličini može usporediti sa zrnom riže.
Međutim, to je potpuno funkcionalan računalni sustav koji može djelovati kao pametni senzor. Na primjer, koristi se za praćenje intraokularnog tlaka.
Iznenađujuće niska snaga
Rješenje se temelji na malenom Phoenix procesoru s vrlo niskom potrošnjom energije. Procesor Phoenix dijeli se na jezgru i periferiju. Jezgra se sastoji od 8-bitnog CPU-a, 52 x 40-bitne memorije s izravnim pristupom podacima (DMEM), 64 x 10-bitne memorije s izravnim pristupom (IMEM) i 64 10-bitne memorije samo za čitanje instrukcija (IROM). , kao kao i jedinica za upravljanje snagom.Periferija uključuje upravljački mjerač vremena i senzor temperature, ali se njihovom broju može dodati još 8 senzora, ovisno o željenoj funkcionalnosti.
Jezgra i periferija komuniciraju pomoću sistemske sabirnice koja koristi jednostavan asinkroni protokol. Procesor Phoenix većinu vremena provodi u stanju pripravnosti. Watchdog timer, koji je oscilator niske struje, budi procesor i počinje s obradom i pohranjivanjem očitanja senzora temperature. Nakon završetka zadatka, procesor se vraća u stanje pripravnosti i čeka sljedeću naredbu - ovaj pristup može ozbiljno smanjiti potrošnju energije.
CPU i drugi logički moduli mogu se isključiti iz napajanja kada njihove usluge nisu potrebne, ali memorija (IMEM i DMEM) ne može, jer mora pohraniti podatke koji su u nju upisani. Stoga SRAM moduli ostaju glavni potrošači energije. Iz tog razloga dizajneri koriste tehnike dizajnirane za smanjenje curenja struje, kao što su visoke razine napona na ulazima tranzistora. U istu svrhu povećano je trajanje ulaznog impulsa.
Kako bi dodatno smanjio potrošnju energije, DMEM radi s takozvanom slobodnom listom. Ovaj popis, kojim upravlja CPU, sadrži informacije o korištenim linijama u DMEM memoriji. DMEM ima 26 prekidača (svaki je spojen na 2 reda) koji selektivno isključuju struju u stanju pripravnosti na temelju stanja popisa slobodne memorije.
Programeri su također optimizirali performanse CPU-a s IMEM i DMEM. Za rad s IMEM-om koristi se minimalan skup osnovnih naredbi. Duljina instrukcije ograničena je na 10 bitova, s popularnim operacijama koje koriste fleksibilne metode adresiranja, a manje popularnim korištenjem implicitnih operanda. Procesor također uključuje hardversku podršku za kompresiju kako bi se povećao kapacitet memorije.
Preslikavanje adrese virtualne memorije u DMEM-u vrši se korištenjem fiksnog Huffmanovog algoritma. Sam DMEM je podijeljen na statički i dinamički definirane blokove. Svakih 16 bajtova virtualne memorije prima jedan statički red odjeljka. Ako upisivanje u memoriju uzrokuje prekoračenje, višak se pomoću pokazivača prenosi u dinamički odjeljak.
Što se tiče ugrađenog senzora temperature, njegov dijagram prikazan je na gornjoj slici. Izvor struje neovisan o temperaturi (Iref) i izvor struje čija očitanja variraju prema apsolutnoj temperaturi (Iptat) spojeni su na prstenasti oscilator koji pretvara informacije o temperaturi u impulse. Ti se signali zatim šalju u brojač zbrajanja, koji generira digitalne podatke. Budući da vrijednost osjetnika temperature ne treba dugo pohranjivati, on se isključuje tijekom vremena mirovanja radi dodatne uštede energije.
Znanstvenici su u svom radu testirali procesor Phoenix i otkrili da on troši 297 nW u aktivnom načinu rada i samo 29,6 pW u pripravnom načinu rada.
Od čega je napravljen "sendvič"?
Osim procesora, Michigan Micro Mote ima još nekoliko "slojeva" koji obavljaju svoje funkcije. Jedan od njih su solarni paneli - solarna ćelija površine 1 četvornog milimetra sposobna je proizvesti 20 nW snage.
Osim solarnih panela, uređaj se sastoji od upravljačkog modula, radio modula, sučelja senzorskog sustava, samog procesora, baterije i elementa za kontrolu napajanja.
Slojevi međusobno komuniciraju pomoću posebno dizajniranog univerzalnog sučelja zvanog MBus. U ovom slučaju, znanstvenici mogu jednostavno zamijeniti jedan od slojeva drugim, implementirajući novu vrstu uređaja za praćenje. Ovaj dizajn značajno smanjuje troškove proizvodnje.
Put u mikrobudućnost
"Trenutno radimo na poboljšanju tehnologije za razmjenu poruka između računala", kaže Blaauw. - Do sada smo uspjeli postići daljinu od 20 metara. Ovo je ozbiljan napredak, budući da su prve verzije uređaja mogle prenositi informacije samo 50 centimetara."
Znanstvenici iz Michigana demonstrirali su mogućnosti tehnologije na ISSCC konferenciji.
Kamen spoticanja za proširenje područja pokrivanja ostaju veličina antene i potreba za povećanjem snage za prijenos informacija na velike udaljenosti, što utječe na potrošnju energije.
Istraživači poduzimaju druge korake za poboljšanje mikroračunala. Na primjer, stalno poboljšavaju memoriju uređaja - prethodne generacije Micro Motes koristile su samo 8 kilobajta SRAM-a, što ih je činilo neprikladnima za obradu zvuka i videa. Stoga je tim znanstvenika opremio nova računala s 1 megabajtom flash memorije.
Štoviše, jedan od Micro Mote uređaja predstavljenih na ISSCC-u imao je procesor dubokog učenja. Mikrogadget je mogao kontrolirati neuronsku mrežu dok je trošio samo 288 μW. Tipično, takvi zadaci zahtijevaju velike memorijske banke i računalnu snagu koju osiguravaju moderni GPU-i.
Blaauw kaže da njihov startup CubeWorks već izrađuje prototipove uređaja i radi istraživanje tržišta. Znanstvenici se nadaju da će za 2 godine postojati nadzorne kamere koje će moći identificirati traženog prijestupnika među prolaznicima i druge pametne uređaje iz IoT svijeta.