Направления развития компьютеров
Нейрокомпьютеры можно отнести к шестому поколению ЭВМ. Несмотря на то, что реальное применение нейросетей началось относительно недавно, нейрокомпьютингу как научному направлению пошел седьмой десяток лет, а первый нейрокомпьютер был построен в 1958 году. Разработчиком машины был Фрэнк Розенблатт, который подарил своему детищу имя Mark I.
Теория нейронных сетей впервые была обозначена в работе МакКаллока и Питтса в 1943 г.: любую арифметическую или логическую функцию можно реализовать с помощью простой нейронной сети. Интерес к нейрокомпьютингу снова вспыхнул в начале 80-х годов и был подогрет новыми работами с многослойным перцептроном и параллельными вычислениями.
Нейрокомпьютеры — это ПК, состоящих из множества работающих параллельно простых вычислительных элементов, которые называют нейронами. Нейроны образуют так называемые нейросети. Высокое быстродействие нейрокомпьютеров достигается именно за счет огромного количества нейронов. Нейрокомпьютеры построены по биологическим принципу: нервная система человека состоит из отдельных клеток — нейронов, количество которых в мозгу достигает 1012, при том, что время срабатывания нейрона — 3 мс. Каждый нейрон выполняет достаточно простые функции, но так как он связан в среднем с 1 — 10 тыс. других нейронов, такой коллектив успешно обеспечивает работу человеческого мозга.
Представитель VI-го поколения ЭВМ — Mark I
В оптоэлектронных компьютерах носителем информации является световой поток. Электрические сигналы преобразуются в оптические и обратно. Оптическое излучение в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами:
- Световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
- Световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
- Взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы в организации связи и создания параллельных архитектур.
В настоящее время ведутся разработки по созданию компьютеров полностью состящих из оптических устройств обработки информации. Сегодня это направление является наиболее интересным.
Оптический компьютер имеет невиданную производительность и совсем другую, чем электронный компьютер, архитектуру: за 1 такт продолжительностью менее 1 наносекунды (это соответствует тактовой частоте более 1000 МГц) в оптическом компьютере возможна обработка массива данных около 1 мегабайта и больше. К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров.
Оптический компьютер размером с ноутбук может дать пользователю возможность разместить в нем едва ли не всю информацию о мире, при этом компьютер сможет решать задачи любой сложности.
Биологические компьютеры — это обычные ПК, только основанные на ДНК-вычислений. Реально показательных работ в этой области так мало, что говорить о существенных результатах не приходится.
Молекулярные компьютеры — это ПК, принцип действия которых основан на использовании изменении свойств молекул в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза молекула принимает различные состояния, так что ученым остается только присвоить определенные логические значения каждом состояния, то есть «0» или «1». Используя определенные молекулы, ученые определили, что их фотоцикл состоит всего из двух состояний, «переключать» которые можно изменяя кислотно-щелочной баланс среды. Последнее очень легко сделать с помощью электрического сигнала. Современные технологии уже позволяют создавать целые цепочки молекул, организованные подобным образом. Таким образом, очень даже возможно, что и молекулярные компьютеры ждут нас «не за горами».
История развития компьютеров еще не закончена, помимо совершенствования старых, идет и разработка совершенно новых технологий. Пример тому квантовые компьютеры — устройства, работающие на основе квантовой механики. Полномасштабный квантовый компьютер — гипотетическое устройство , возможность построения которого связана с серьезным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; эта работа лежит на передовом крае современной физики. Экспериментальные квантовые компьютеры уже существуют; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений на уже существующей приборной базе.
Шаг 5. Пайка компонентов
После того, как вы получили печатную плату, пришло время припаять компоненты на неё, чтобы сделать конечный продукт. В этом нет ничего сложного. Просто держите распечатку схемы перед собой и начинайте размещать компоненты по одному на печатной плате. Убедитесь, что после завершения этого шага нет короткого замыкания по питанию и заземлению.
Одна вещь, которую стоит пояснить, заключается в том, что значения конденсаторов не обязательно должны быть идеальными. Нечто близкое к тем величинам, что мы обсуждали выше, вполне будет работать. То же самое касается резисторов. Но сохраните значения R1 и R2 LM317.
Одна вещь, которую вы можете найти странной, что у arduino, который мы сделали, есть две кнопки сброса. На самом деле, когда разрабатывали макет, использовали четырехконтактную кнопку для справки. Но во время пайки стало понятно, что у нас её нет. Поэтому мы припаяли 2 двухполюсных переключателя сброса на место. Там нет ничего особенного.
Улучшенные функции
Ниже сравнительная таблица плат Ардуино с улучшенным функционалом.
Платы
| Arduino Mega 2560 Rev 3 | Arduino Zero | Arduino Due | |
|---|---|---|---|
| Микроконтроллер | ATmega2560 | ATSAMD21G18, 32-Bit ARM Cortex MO+ | AT91SAM3X8E |
| Рабочее напряжение | 5 V | 3.3 V | 3.3 V |
| Входное напряжение (Рекомендуемое) | 7-12 V | 7-12 V | |
| Входное напряжение (Ограничение) | 6-20 V | 6-16 V | |
| Цифровые (I/O) Пины | 54 (15 for PWM Output) | 20 | 54 (12 for PWM Output) |
| PWM Цифровые (I/O) Пины | 6 | All but Пины 2 and 7 | |
| External Interrupts | All Пины Except Пин 4 | ||
| Аналоговый вход Пины | 6 | 6, 12-bit ADC Каналы | 12 |
| Analog Output Пины | 1, 10-bit DAC | 2 (DAC) | |
| Постоянный ток на I/O Пин | 20 mA | 7 mA | 130 mA (Total on all I/O lines) |
| Постоянный ток для 3.3 V Пин | 50 mA | 800 mA | |
| Постоянный ток для 5 V | 800 mA | ||
| Флэш-память | 256 KB (8 KB для загрузчика) | 256 KB | 512 KB for user applications |
| SRAM | 8 KB | 32 KB | 96 KB (two banks: 64 KB and 32 KB) |
| EEPROM | 4 KB | None | |
| Тактовая частота | 16 MHz | 48 MHz | 84 MHz |
| LED встроенные | 13 | 13 | |
| Длина | 101.52 mm | 68 mm | 101.52 mm |
| Ширина | 53.3 mm | 30 mm | 53.3 mm |
| Вес | 37 g | 12 g | 36 g |
Платы (продолжение)
| Arduino Pro | Arduino M0 | Arduino M0 Pro | |
|---|---|---|---|
| Микроконтроллер | ATmega328 | ATSAMD21G18, ARM Cortex-MO+, 48Пины LQFP | ATSAMD21G18, ARM Cortex-MO+, 48Пины LQFP |
| Рабочее напряжение | 3.3 V | 3.3 V | |
| Входное напряжение | 5-15 V | 5-15 V | |
| Board Power Supply | 3.35 — 12 V (3.3 V model) or 5-12 V (5 V model) | ||
| Circuit Рабочее напряжение | 3.3 V or 5 V (depending on model) | ||
| Цифровые (I/O) Пины | 14 | 20, with 12 PWM and UART | 20 |
| PWM Пины | 6 | ||
| PWM Output | 12 | 12 | |
| Аналоговый вход Пины | 6 | ||
| External Interrupts | 2 | ||
| Аналоговый вход Каналы | 12 | ||
| Analog I/O Пины | 6 +1 DAC | 6 +1 DAC | |
| Постоянный ток на I/O Пин | 40 mA | 7 mA (I/O Пины) | 7 mA (I/O Пины) |
| Флэш-память | 32 KB (2 KB для загрузчика) | 256 KB | 256 KB |
| SRAM | 2 KB | 32 KB | 32 KB |
| EEPROM | 1 KB | ||
| Тактовая частота | 8 MHz (3.3 V version) or 16 MHz (5 V version) | 48 MHz | 48 MHz |
| LED встроенные | 13 | 13 | |
| Power Consumption | 29 mA | 44 mA | |
| Дополнительно | * UART — 1
* SPI — 1 * I2C — 1 |
||
| Длина | 68.5 mm | 68.5 mm | |
| Ширина | 53 mm | 53 mm | |
| Вес | 21 g | 22 g |
Модули
| Arduino MKRZero | Arduino Pro Mini | |
|---|---|---|
| Микроконтроллер | SAMD21 Cortex-MO +32bit low power ARM MCU | ATmega328 |
| Рабочее напряжение | 5 V | |
| Board Power Supply | 5 V (USB/VIN) | 3.35 — 12 V (3.3 V model) or 5-12 V (5 V Model) |
| Supported Battery | Li-Po single cell, 3.7 V, 700mAh minimum | |
| Circuit Рабочее напряжение | 3.3 V | 3.3 V or 5 V (depending on model) |
| Цифровые (I/O) Пины | 22 | 14 |
| PWM Пины | 12 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,10, A4 — or 18 -, A4 -or 19) | 6 |
| UART | 1 | 1 |
| SPI | 1 | 1 |
| I2C | 1 | 1 |
| PWM Каналы | 6 | |
| Аналоговый вход Пины | 7 (ADC 8/10/12 bit) | |
| Analog Output Пины | 1 (DAC 10 bit) | |
| External Interrupts | 8 (0, 1, 4, 5, 6, 7, 8, A1 — or 16 -, A2 — or 17) | 2 |
| Постоянный ток на I/O Пин | 7mA | 40 mA |
| Флэш-память | 256 KB (8 KB для загрузчика) | 32 KB (2 KB для загрузчика) |
| SRAM | 32 KB | 2 KB |
| EEPROM | none | 1 KB |
| Тактовая частота | 32.768 kHz (RTC), 48 MHz | 8 MHz (3.3 V version) or 16 MHz (5 V version) |
| LED встроенные | 32 | |
| Дополнительно | *Full-Speed USB Device with Embedded Host |
Пятое поколение компьютеров (с 1985 и по наше время)
Отличительные признаки V -го поколения:
- Новые технологии производства.
- Отказ от традиционных языков программирования таких, как Кобол и Фортран в пользу языков с повышенными возможностями манипулирования символами и с элементами логического программирования (Пролог и Лисп).
- Акцент на новые архитектуры (например, на архитектуру потока данных).
- Новые способы ввода-вывода, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтеза речи, обработка сообщений на естественном языке)
- Искусственный интеллект (то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями)
Именно на рубеже 80-90-х сформировался альянс Windows-Intel. Когда в начале 1989 г. Intel выпустила микропроцессор 486, производители компьютеров не стали дожидаться примера со стороны IBM или Compaq. Началась гонка, в которую вступили десятки фирм. Но все новые компьютеры были чрезвычайно похожи друг на друга — их объединяла совместимость с Windows и процессоры от Intel.
Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)
Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.
Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.
В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.
Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.
Ардуино для начинающих
Arduino – это возможность делать сложные и умные вещи просто. Идеальный вариант для первых шагов начинающих технических гениев. Вы можете легко собрать электронные схемы из готовых конструкторов и наборов, загрузить готовую программу, которую можно скачать совершенно бесплатно и начать использовать умное электронное устройство.
Arduino – это электронные платы, к которым можно подсоединять различные датчики, двигатели, экраны и много других электронных компонентов. Плата Ардуино будет управлять этими компонентами с помощью программы, который вы в нее загрузите. Самые популярные платы для начинающих – это Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Nano и Arduino Leonardo. Кроме этого есть множество других вариантов, подходящих для конкретных случаев.
Arduino – это еще и совершенно бесплатная среда программирования Arduino IDE, в которой можно писать программы (скетчи) для контроллера. Программа прошивается в микроконтроллер буквально одним нажатием на кнопку. Никаких особых знаний не требуется! Вы можете даже не писать программу – просто найти и скачать готовый скетч, который просто откроете в Arduino IDE.
Arduino – это сообщество инженеров, всегда готовых помочь советом. Это огромное количество сайтов с документацией, примерами и схемами. Начать можно с официального сайта, но кроме него сегодня появилось огромное количество сайтов на русском с форумом русскоязычных инженеров.
Первое поколение
К первому поколению относят ламповые машины 1940-х годов, которые пришли на смену табуляторам. Скорость счета у них доходила до 20 тысяч операций в секунду. Данные вводились с перфокарт и перфоленты.
Первым таким компьютером стал «электронный цифровой интегратор и вычислитель», созданный в 1945 году в США. Программа в него закладывалась путем соединения отдельных блоков машины на коммутационной доске, что было очень трудоемко и неудобно.
Тогда американский математик Джон фон Нейман сформулировал свои принципы архитектуры ЭВМ. Главный из них — принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана — английская машина EDSAC.
Подобные компьютеры были громоздкими машинами, содержавшими в себе тысячи ламп и занимали иногда сотни квадратных метров, потребляя неимоверное количество электроэнергии.
Кто придумал персональный компьютер?
Несмотря на то что этот вопрос вызывает множество споров, всё же первым микрокомпьютером принято считать Altair-8800, созданный Эдвардом Робертсом в 1975 году на основе микропроцессора Intel 8080. У него ещё не было ни монитора, ни дисковода, ни клавиатуры, а его обладателям приходилось осваивать язык программирования и электронику, чтобы собрать тысячи мелких деталей в функционирующий механизм. Но самой большой проблемой было отсутствие постоянного запоминающего устройства: на Альтаире было невозможно ничего сохранить.
Тем не менее, стоил он всего 439 долларов, поэтому позволить себе новинку мог практически каждый. Хотя ни покупатели, ни продавцы толком не понимали, зачем нужен такой агрегат, но все точно знали, что за ним будущее современных технологий.
Так и произошло. Молодые энтузиасты Пол Ален и Бил Гейтс записали для Альтаира универсальный язык программирования Бейсик, значительно упрощающий составление программ, а также смогли оборудовать компьютер дисководом с гибким магнитным диском. Вскоре они основали компанию Microsoft, которая быстро выросла в мирового гиганта в сфере программного обеспечения.
Следующий рывок в развитии PC сделали Стив Джобс и Возняк в 1976 году. В окружении гаражной романтики, многочисленных плат и микросхем юные гении трудились над легендарным Apple. Чтобы собрать средства для запуска компании, Джобс продал свой микроавтобус, а его коллега и единомышленник – калькулятор, который стоил бешеных денег. Но их мечте всё же удалось осуществиться. Они создали устройство, действительно предназначенное для людей. В нём уже имелся набор средств для работы с текстами, электронные таблицы и базы данных, а год спустя для первого «яблочного» продукта была выпущена даже игра Star Trek на кассете.
Вслед за Apple в 1981 году появился на свет IBM PC, который впервые в истории представлял собой не единое устройство, а отдельные легко заменяемые модули, которые собирались по принципу детского конструктора. Он стал стандартом персонального компьютера и открыл новый этап в развитии рынка высоких технологий благодаря своей открытой архитектуре. Теперь большие и маленькие IT-компании могли не просто создавать его клонов, но и качественно улучшать технологию. С того момента ёмкость оперативной памяти PC выросла в сотни тысяч раз, а количество цветов на дисплее – в миллионы. Однако создатель IBM Марк Дин уверен, что персональные компьютеры всё же повторят судьбу виниловых пластинок.
Что ж, это уже решит история, а пока на пороге время развития квантовых компьютеров – нового типа вычислительных машин, которые смогут решать задачи, непосильные даже для самых мощных современных устройств.
Поделиться
Модули на базе ESP8266
Согласитесь, что сам по себе голый чип нам мало интересен, а раз мы любим ардуино, а не сам микроконтроллер atmуga, то нам интересны готовые модули на базе чипа ESP8266. Итак приступим.
На базе данного микроконтроллера разработан ряд модулей с маркировками от ESP-01 до ESP-13. В большинстве модули похожи друг на друга. Я же коснусь в своем рассказе только тех модулей, с которыми имел дело 
Итак, самый младший представитель линейки – ESP-01.
Этот модуль знаком тем, кто пытался прикрутить к своему проекту на Arduino Wifi. Забавно, что зачастую проект мог бы и без ардуино обойтись
Итак, в данном модуле пользователю/разработчику доступно только 4 GPIO вывода. Не много, но для метеостанции или какого-нибудь датчика вполне сгодится.
Приобрести такой модуль можно по ссылкам ниже:
И там и там модули хорошего качества.
Ну а мы пойдем дальше. На очереди довольно интересный и необычный модуль ESP-07
Модуль представляет собой миниатюрную плату с возможностью установки на большую плату под пайку.Обратите внимание, шаг контактов 2 мм, не 2,54, а именно 2. В обычную макетку этот модуль впихнуть проблематично
На первый взгляд отличительной особенностью данного модуля является наличие керамической антенны, а также разъема для подключения внешней антенны. На плате доступны все GPIO выводы за исключением выводов, отвечающих на SPI шину.
Модуль считается не первой свежести, но в большинстве проектов не теряет своей актуальности.
Стоит признать, что некоторые считают, модуль ESP-07 несколько устаревшим, так как ему на смену пришли модули ESP-12
Плата модуля рассчитана под пайку, либо установку на гребенку с шагом контактов 2 мм, однако из существенных отличий – наличие выводов шины SPI.
Широкое распространение получили модули ESP-12E и ESP-12F, отличающиеся друг от друга объемом FLASH памяти.
В отличие от модуля ESP-07, Модули на базе ESP-12 не имеют возможности подключения внешней антенны и используют посредственную встроенную антенну, которая представляет собой дорожку на плате.
Распиновка у модулей ESP-12 одинакова.
Подробную информацию по подключению и прошивке данных модулей вы можете получить на ресурсе посвященном микроконтроллерам ESP8266.ru
Учтите, что для прошивки и заливки скетчей в модули ESP-01 … ESP-12 необходим программатор. Подробнее о программаторах вы можете почитать в статье “Программаторы для Arduino, 3Д принтеров и не только”
Все эти модули хороши, однако кроме ESP-01 в готовом виде их применять не получится, т.к. нужна обвязка. Поэтому мы плавно переходим к готовым модулям, родоначальником которых стала плата ESP-12
Недорогие наборы Ардуино в зарубежных интернет-магазинах
Стартовые наборы Ардуино
Если вы хотите научить ребенка основам работы с Ардуино, то лучше начинать с покупки специального набора, который принято называть Arduino Kit. Набор Arduino Starter Kit обычно содержат только самые основные элементы, включая контроллер Arduino, соединительные провода, макетную плату, светодиоды и различные датчики и модули.
Расширенные наборы Arduino
Наборы и конструкторы, включающие дополнительные датчики, моторы, дисплеи. В некоторых наборах вместе с Arduino Uno предлагается еще и вариант контроллера Mega.
|
Один из самых недорогих вариантов набора RFID Arduino Kit в неплохой упаковке и традиционным набором содержимого |
Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)
Быстродействие: миллионы операций в секунду.
Интегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.
Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).
Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них)
Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM
Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).
Дальнейшее развитие миникомпьютеров (PDP-11).
Четвертое поколение
Революция произошла в 1971 году, когда компания Intel представила первый микропроцессор — крохотный аналог сверхбольших интегральных схем.
Один из современных микропроцессоров.
Соединив микропроцессор, устройства ввода-вывода информации и некоторые другие компоненты, человечество получило новое поколение компьютеров — микро-ЭВМ, которые были относительно дешевыми и по размерам сравнимыми с обычной бытовой техникой.
Первым компьютером для широких масс, который можно считать прообразом современного персонального компьютера, стала в 1976 году машина Apple I.
Уже через год, в 1977 году, появляется более совершенная, оснащенная собственным монитором машина — Apple II.
Стив Джобс (1955—2011)
Поэтому в 1984 году Apple выпускает свой самый успешный персональный компьютер — Macintosh, слава которого не угасла и по сей день.
Первый Macintosh
iMac Pro 2017 года — один из самых дорогих на сегодня персональных компьютеров
Макинтош стал образцом для всех персональных компьютеров, предложив пользователям радикально новый интерфейс.
Пользователи теперь работали с компьютером не через абстрактные текстовые команды, как это было раньше, а с помощью виртуального рабочего стола и имеющихся на нем элементов.
Так выглядела операционная система с графическим интерфейсом на первом компьютере Macintosh.
С тех пор компьютеры стали развиваться в направлении уменьшения размеров и повышения производительности. Это привело к появлению планшетных компьютеров, которые выделились в отдельную группу в 2000-х годах. Самым популярной стала линейка планшетов iPad, представленных компанией Apple в 2010 году: они занимают около 40% мирового рынка планшетов
Одна из последних моделей iPad. Мог ли Блез Паскаль представить, что его счетная машина положит начало истории устройств, которые изменят мир?
«На презентации второго поколения iPad 2 марта 2011 года Стив Джобс сказал: «…На самом деле будущее за посткомпьютерными устройствами, которые проще и понятнее привычных персональных компьютеров».
Arduino Due
Arduino Due – одна из самых популярных плат.
Работает на 32-битном процессоре с частотой 84мГц.
На борту установлен AT91SAM3X8E контроллер, во многом превосходящий все вышеперечисленные платы. 512 кб постоянной памяти, 96 кб оперативной. Имеются 54 цифровых пина, 12 из которых могут использовать ШИМ. Также есть пара 12-битных цифро-аналоговых преобразователей: они позволяют микропроцессору выдавать звук без дополнительных расширений.
Кстати, распиновку всех плат Ардуино вы можете найти на нашем сайте в этом разделе.
Arduino Due и Arduino Mega 2560 очень похожи друг на друга, поэтому может показаться, что и шилды для этих плат взаимозаменяемые, но на самом деле это не так. Логические уровни на Mega 5-вольтовые, тогда как на Due – 3,3 вольта. Будьте осторожны с расширениями плат, в противном случае Due безвозвратно сгорит.
Платы разные, но с большей частью задач они справляются все. Лишь экзотические проекты требуют наличие определенной фичи. Тогда придется окунуться поподробнее в спецификацию контроллера и Datasheet. Разумеется, и о программировании придется немножко почитать.
Начинающий уровень
Основные платы и модули для начинающих.
Платы
| Arduino Uno Rev 3 | Arduino Leonardo | Arduino 101 | |
|---|---|---|---|
| Микроконтроллер | ATmega328P | ATmega32u4 | Intel Curie |
| Рабочее напряжение | 5 V | 5 V | 3.3 V (5 V tolerant I/O) |
| Входное напряжение (Рекомендуемое) | 7-12 V | 7-12 V | 7-12 V |
| Входное напряжение (Ограничение) | 6-20 V | 6-20 V | 7-17 V |
| Цифровые (I/O) Пины | 14 (4 for PWM Output) | 20 | 14 (4 for PWM Output) |
| PWM Цифровые (I/O) Пины | 6 | 7 | 4 |
| Аналоговый вход Пины | 6 | 12 | 6 |
| Аналоговый вход Каналы | 4 из Цифровые I/O Пины | ||
| Аналоговый вход Каналы | 8 | ||
| Постоянный ток на I/O Пин | 20 mA | 40 mA | 20 mA |
| Постоянный ток для 3.3 V Пин | 50 mA | 50 mA | |
| Флэш-память | 32 KB (.5 KB для загрузчика) | 32 KB (4 KB для загрузчика) | 196 KB |
| SRAM | 2 KB | 2.5 KB | 24 KB |
| EEPROM | 1 KB | 1 KB | |
| Тактовая частота | 16 MHz | 16 MHz | 32 MHz |
| LED встроенные | 13 | 13 | |
| Bluetooth | Bluetooth LE | ||
| Дополнительно | 6 осевой акселерометр / гироскоп | ||
| Длина | 68.6 mm | 68.6 mm | 68.6 mm |
| Ширина | 53.4 mm | 53.3 mm | 53.4 mm |
| Вес | 25 g | 20 g | 34 g |
Платы (продолжение)
| Arduino Robot | Arduino Esplora | |
|---|---|---|
| Микроконтроллер | ATmega32u4 | ATmega32u4 |
| Рабочее напряжение | 5 V | 5 V |
| Входное напряжение (Рекомендуемое) | 5 V through flat cable | |
| Постоянный ток на I/O Пин | 40 mA | |
| Флэш-память | 32 KB (4 KB для загрузчика) | 32 KB (4 KB для загрузчика) |
| SRAM | 2.5 KB | |
| EEPROM | 1 KB internal, 312 Kbit(12 C) external | |
| Тактовая частота | 16 MHz | 16 MHz |
| Дополнительно | * Keypad — 5 Keys * Knob — potentiometer attached to analog Пин * Full Color LCD — over SPI connection * SD Reader — for FAT16 formatted cards * Speaker — 8 Ohm * Цифровой Компас — отклонение от севера в градусах * I2C Soldering Ports — 2 * Prototypings Areas — 4 |
|
| Длина | 164.04 mm | |
| Ширина | 60 mm | |
| Радиус | 185 mm | |
| Height | 85 mm | |
| Вес | 53 g |
Модули
| Arduino Micro | Arduino Nano | Arduino Mini | |
|---|---|---|---|
| Микроконтроллер | ATmega32u4 | ATmega32u | ATmega32u |
| Рабочее напряжение | 5 V | 5 V | 5 V |
| Входное напряжение (Рекомендуемое) | 7-12 V | 7-12 V | 7-9 V |
| Входное напряжение (Ограничение) | 6-20 V | 7-12 V | 7-9 V |
| Цифровые (I/O) Пины | 20 | 22 | 14 (6 for PWM Output) |
| PWM Цифровые (I/O) Пины | 6 | ||
| PWM Каналы | 7 | ||
| Аналоговый вход Пины | 8 (4 broken out onto Пины) | ||
| Аналоговый вход Каналы | 12 | ||
| Постоянный ток на I/O Пин | 20 mA | 40 mA | 40 mA |
| Постоянный ток для 3.3 V Пин | 50 mA | ||
| Флэш-память | 32 KB (4 KB для загрузчика) | 32 KB (2 KB для загрузчика) | 32 KB (2 KB для загрузчика) |
| SRAM | 2.5 KB | 2 KB | 2 KB |
| EEPROM | 1 KB | 1 KB | 1 KB |
| Тактовая частота | 16 MHz | 16 MHz | 16 MHz |
| LED встроенные | 13 | ||
| Дополнительно | * AVR Architecture * Power Consumption — 19 mA |
||
| Длина | 48 mm | 30 mm | |
| Ширина | 18 mm | 18 mm | |
| Вес | 13 g | 7 g |
Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)
Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.
Особенности:
- Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.
- Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы.
- Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы.
Примеры компьютеров:
Колоссус – секретная разработка британского правительства (в разработке принимал участие Алан Тьюринг). Это первый в мире электронный компьютер, хотя и не оказавший влияние на развитие компьютерной техники (из-за своей секретности), но помог победить во Второй мировой войне.
Эниак. Создатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Экерт. Вес машины 30 тонн. Минусы: использование десятичной системы счисления; множество переключателей и кабелей.
Эдсак. Достижение: первая машина с программой в памяти.
Whirlwind I. Слова малой длины, работа в реальном времени.
Компьютер 701 (и последующие модели) фирмы IBM. Первый компьютер, лидирующий на рынке в течение 10 лет.
Принципы работы компьютеров Конрада Цузе
Идея о возможности построения автоматизированного счетного аппарата пришла в голову немецкому инженеру Конраду Цузе ( Konrad Zuse ) и в 1934 г. Цузе сформулировал основные принципы, на которых должны работать будущие компьютеры:
- двоичная система счисления;
- использование устройств, работающих по принципу «да / нет» (логические 1 / 0);
- полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
- программное управление процессом вычислений;
- поддержка арифметики с плавающей запятой;
- использование памяти большой емкости.
Цузе первым в мире определил, что обработка данных начинается с бита (бит он называл «статусом да / нет», а формулы двоичной алгебры — условными суждениями), первым ввел термин «машинное слово» (Word), первым объединил в вычислители арифметические и логические операции, отметив, что «элементарная операция компьютера — проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)».
Подготовительный этап
Прежде чем приступать к сборке, необходимо провести подготовительные работы:
- приобрести материалы и электронные компоненты;
- разработать электрическую схему устройства.
Список необходимых материалов и инструментов
Обязательно следует купить:
- Микроконтроллер (м/к). В Arduino используются процессоры от Atmel серии ATmega. В зависимости от задачи и удобства программирования выбирают любой другой чипсет (даже с иной архитектурой). Исполнение корпуса может быть как DIP-формата, так и SMD.
- Обвязку м/к: фильтрующие конденсаторы (индуктивности при необходимости), кварцевый резонатор (когда требуется высокая точность выполнения процессов).
- Вспомогательные разъемы интерфейсов (если они используются).
- PLS-контакты.
Разместить эти компоненты можно на:
- макетной плате (простой, но ненадежный вариант);
- универсальной печатной плате (п/п) — тогда придется самостоятельно прокладывать контактные дорожки с помощью проводников;
- разработанной п/п (сложный и дорогой, но надежный вариант).
Если размещать элементы на последней, ее предварительно необходимо изготовить:
- заказать на заводе, что бывает дорого, если объем покупки не исчисляется тысячами штук;
- вытравить самостоятельно, однако это требует сноровки.
Схема сборки
При сборке Arduino учитывается следующее:
- Микроконтроллер располагается посередине платы.
- Выводы (PLS-контакты, а также разъемы для программирования и питания) размещаются по краям.
Всю обвязку, состоящую из кварцевого генератора (10 МГц), токоограничивающих резисторов, диодной индикации и фильтрующих конденсаторов, можно размещать там, где удобно.
Российские аналоги Arduino
CraftDuino и Iskra JS — аналоги Ардуино российского производства
CRAFTDUINO
CraftDuino — это российская уникальная плата, созданная на открытой платформе Arduino. Микроконтроллер совместим со средой программирования Arduino IDE и Arduino шилдами, но производители внесли в схему несколько улучшений для удобства использования. CraftDuino построен на ATmega168/328 с частотой процессора 16 МГц. Распиновка портов GPIO и питание платы не отличается от Arduino UNO.
ISKRA JS
Iskra JS тоже плата российского производства со встроенным интерпретатором JavaScript. Программируется на языке JavaScript в среде Espruino IDE (расширение для браузера Google Chrome). При этом Iskra JS полностью совместима с шилдами для Arduino. Микроконтроллер ARM Cortex-M4 работает на частоте 168 МГц — этого вполне достаточно для управления сложной автоматикой, системой умного дома и т.д.
ROBOTDYN
RobotDyn — это не просто плата, а целая линейка оригинальных плат на базе Arduino, но имеющая свои преимущества. Во первых более удобный порт USB-mini для подключения к компьютеру. Для программирования в среде Arduino IDE потребуется установить дополнительно драйвер для чипа CH340G. Кроме того, на плате RobotDyn UNO и NANO увеличено количество аналоговых входов, установлены порты A6 и A7.
Второе поколение
В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор — транзистор. Он заменил собой электронную лампу, предопределив будущее компьютеров. Скорость их работы достигла сотен тысяч операций в секунду, а объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого поколения. Кроме того начали развиваться устройства внешней памяти — магнитные ленты, что позволило сохранять информацию и осуществлять поиск по ней.
Компьютер UNIVAC I. С устройств ввода-вывода, кроме пульта управления, к UNIVAC I можно было подключить ленточные накопители информации UNISERVO (видны на заднем плане), осциллограф и электрический принтер.
Совместимые аналоги Arduino
ESP8266
ESP8266 производит китайская компания Espressif. Плату можно использовать в качестве шилда к Arduino Nano для связи по Wi-Fi, но также можно использовать и как отдельный микроконтроллер, который имеет собственные GPIO-порты и UART, SPI-интерфейсы. В качестве питания ESP8266 используется ток 3,3 В. Для прошивки можно использовать Arduino IDE, но необходимо сделать дополнительные настройки.
TEENSY
Teensy 3.5 — компактная плата совместимая с Arduino IDE на русском, но имеющая больше возможностей из-за мощного процессора. Используется в технических проектах со сложными программами, например, обработка звука, распознавание образов и т.д. Плата Teensy построена на базе 32-разрядного микроконтроллера Atmel с ядром ARM Cortex M4 с частотой 180 МГц и Flash-памятью для программ 512 КБ.
NODEMCU
NodeMCU — это плата на основе модуля ESP8266 с микропроцессором с тактовой частотой 80 МГц и Flash-памятью 4 МБ. Плата используется для проектов, где требуется управление на расстоянии посредством Wi-Fi. Плата имеет 11 портов ввода/вывода GPIO, которые можно использовать в качестве UART, I2C и SPI интерфейса. Прошивается NodeMCU через Arduino IDE с предварительной установкой драйвера.
Плата ESP8266 и Teensy 3.5 — совместимые с Ардуино платы
Компьютер на старых телефонных реле
Чтобы построить вторую, более совершенную, модель, Цузе долго искал деньги. Но это была не единственная проблема — началась Вторая мировая война, и он потерял связь с коллегами из Америки и Англии.
Его друг, инженер Гельмут Шреер, посоветовал заменить металлические пластины электронными лампами. Друзья предложили идею Берлинскому университету, но там их назвали фантазёрами, потому что они просили две тысячи радиоламп и несколько тысяч ламп накаливания. В то время никто не использовал в одном устройстве больше ста радиоламп.
Цузе пошёл к бизнесменам, но ему сказали, что в области вычислительных машин уже всё изобрели. Тогда учёный обратился к военным и предложил построить устройство для авиационных расчётов. Но когда те узнали, что работа займёт два года, Цузе отказали — к тому времени страна надеялась выиграть войну.
В 1940 году изобретателя поддержал Институт аэродинамических исследований, и он начал строить Z2. Пластины заменили более надёжными электромеханическими реле. Денег не хватало, поэтому использовали детали из телефонов.
Агат
Но Агат нельзя назвать полной копией Apple II. Всё-таки железо в нём было своё, хоть созданное по подобию.
Первый серийный компьютер, который производился с 1982 по 1993 год, целых 11 лет — это самое главное, что вам нужно знать про этот компьютер. И в отличие от большинства того, о чём мы говорили с вами до этого, Агат был основан на Apple II+.
Стоил он дорого, 4 тысячи рублей. За эти деньги можно было приобрести машину. Как домашний компьютер, Агат популярности не снискал, зато он прижился в образовательной сфере.
Институты и школы использовали Агаты в компьютерных классах. По некоторым сообщениям, они использовались в некоторых школах аж до 2001 года.
iPhones.ru
Один из них был признан самым мощным компьютером в Европе.
Несовместимые аналоги Arduino
RASPBERRY PI
Raspberry Pi — это одноплатный компьютер, который работает на операционной системе Linux, возможна установка лицензионной Windows 10 IOT. Выпускается Raspberry в нескольких вариантах: «A», «B», «Zero», «Zero W» и другие с частотой 700 МГц и ОЗУ на 256 МБ или 512 МБ. Raspberry Pi имеет порты ввода/вывода GPIO, благодаря этому плату можно использовать в проектах для управления устройствами.
PARTICLE PHOTON
Particle Photon — плата для разработки проектов IOT (интернета вещей) на базе микроконтроллера ARM Cortex с Wi-Fi. В отличие от Arduino, родным напряжением платы Photon является 3,3 Вольт. GPIO порты выдают 3,3 Вольта, а в режиме входа принимают до 3,3 Вольт. Программируется Particle Photon с помощью смартфона/планшета через приложение Particle или через ПК через Web-приложение.
BEAGLEBONE
BeagleBone отлично подойдет для создания проекта в области домашней автоматизации, т.к. устанавливает коммуникацию между веб-браузером и GPIO-контактами на плате с напряжением 3,3 В. Для программирования микроконтроллера BeagleBone используется среда Cloud9 IDE. Работает плата на частоте 720 МГц и имеет ОЗУ 256 МБ. На BeagleBone установлен разъем для microSD, с которой грузится Linux.
