في عالم تهيمن عليه أجهزة قوية بشكل متزايد، مع بطاقات رسوميات مخصصة، ومعالجات متعددة النواة، وأنظمة تشغيل تتطلب موارد متزايدة باستمرار، فإن المبادرات مثل تلك التي طورها المهندس ديميتي جرينبيرج تبدو وكأنها تتعارض مع التيار، ولكنها تفتح أيضًا آفاقًا جديدة للاستكشاف. وقد تمكن من تصميم جهاز كمبيوتر وظيفي قادر على التشغيل لينكس يستخدم ثلاثة مكونات إلكترونية أساسية فقط.
يتناسب هذا الكمبيوتر الفريد مع راحة يدك، وعلى الرغم من أنه ليس من المقصود أن يحل محل أجهزة الكمبيوتر التقليدية، إلا أنه يقدم دليلاً ملموسًا على مدى ما يمكنك الوصول إليه من حيث تحسين الأجهزة وزيادة كفاءتها. يسلط الالتزام بتقليل العناصر المادية إلى الحد الأدنى دون التضحية بالوظيفة الضوء على إمكانات لينكس في السياقات التي تكون فيها المساحة والموارد محدودة للغاية. لاستكشاف المزيد حول أنظمة مثل هذا، راجع دليلنا على برنامج LinuxCNC.
تصميم بسيط على طبق صغير
يعتمد المشروع، الذي أطلق عليه جرينبيرج نفسه اسم "8pinLinux"، على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تم تصميمها لدمج ثلاث شرائح فقط مع عبوة SOIC ذات 8 دبابيس لكل منها. هذه الرقائق ليست قوية بشكل خاص، ولكن كل واحد منهم يؤدي وظيفة أساسية داخل النظام.
أولاً، المعالج المستخدم هو نموذج STM32G0 مع الهندسة المعمارية أرم كورتيكس-M0+، وهو خيار أكثر من متواضع ولكنه كافٍ لأغراض المشروع. تضاف إليها ذكرى ذاكرة الوصول العشوائي 8 ميجابايت، أيضًا في عبوة مكونة من 8 دبابيس، والتي تعمل بمثابة ذاكرة وصول عشوائي للنظام. يختتم الثلاثي من الرقائق بوحدة تحكم USB PL2303GL، والذي يوفر الاتصال والطاقة المنظمة 3.3 فولت مع خرج 100 مللي أمبير. بالنسبة لأولئك الذين يبحثون عن أداء محدد في أجهزة مماثلة، فمن المثير للاهتمام التحقق من أفضل برنامج CAM لنظام Linux.
بالإضافة إلى ذلك، تتضمن اللوحة فتحة لبطاقة microSD، والتي تُستخدم كنظام تخزين خارجي. هذه التفاصيل الصغيرة مهمة للغاية، لأنها تسمح بإيواء نظام التشغيل وبعض الملفات المؤقتة، على الرغم من أن القيود المفروضة على السرعة والقدرة لا تزال قائمة.
استخدام المحاكاة للتغلب على قيود الأجهزة
من أجل تشغيل لينكس على مثل هذه الأجهزة المحدودة، استخدم جرينبيرج تقنيات محاكاة هندسة MIPS. يتيح لك هذا استخدام نواة Linux، وتكييفها مع بيئة لم تكن مخصصة لها في الأصل. لقد تم اختيار نظام التشغيل ديبيان، والتي على الرغم من أنها تبدأ وتعمل، إلا أنها تفعل ذلك مع بطء ملحوظ بسبب القدرات المحدودة للتكوين.
كان أحد أكبر التحديات التقنية هو جعل العناصر المختلفة تشترك في نفس ناقل البيانات دون أي تداخل. ولتحقيق ذلك، تم تنفيذ حل الترشيح الذي يسمح إشارات SPI منفصلة بترددات مختلفة، بحيث يمكن تشغيل كل من بطاقة SD واتصال USB في وقت واحد دون حدوث أي تعارضات. إذا كنت مهتمًا بالمحاكاة واستخدام أجهزة محدودة، فنوصيك بالقراءة عن Pine64، جهاز كمبيوتر صغير مجاني.
لقد تم تحسين التصميم بأكمله حتى المليمتر. على الرغم من عدم الكشف عن الأبعاد الدقيقة للوحة، فمن المقدر أنها قد تكون أصغر من 3 سم × سم 3، أي جزء صغير جدًا مقارنة بجهاز Raspberry Pi القياسي، والذي يبلغ حجمه حوالي 8.5 سم × 5.6 سم.
عرض فني وليس منتجًا تجاريًا
لا يهدف هذا الكمبيوتر الصغير إلى أن يكون بديلاً حقيقياً للأنظمة الحالية، حتى لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة الأكثر تواضعاً المتوفرة في السوق. بل هو بالأحرى حول تمرين تقني ومفاهيمي، بهدف إظهار مدى الكفاءة التي يمكن أن تصل إليها إذا تم ضغط الأجهزة المتاحة إلى الحد الأقصى.
وتذكرنا هذه المبادرة إلى حد ما بمشاريع تعليمية وتجريبية أخرى، مثل استخدام المتحكمات الدقيقة لمحاكاة بيئات الشبكات الأساسية، أو ألعاب الفيديو القديمة، أو أنظمة التحكم الصناعية. هنا، تكمن القيمة في إثبات أن يمكن تكييف نواة Linux حتى مع المنصات ذات القدرات المحدودة للغاية. بالنسبة لأولئك المهتمين بتطوير البرمجيات في هذه البيئات، فمن المفيد استكشاف بيئة تطوير Arduino IDE على Raspberry Pi.
ويمكن أن يكون لهذه الأنواع من التطورات أيضًا آثار عملية في البيئات التي يعتبر فيها الحجم واستهلاك الطاقة والتكلفة عوامل حاسمة. دعونا نفكر، على سبيل المثال، في مشاريع إنترنت الأشياء (IoT)، حيث يكون وجود قد تكون قاعدة Linux الوظيفية مع مثل هذا القدر القليل من الأجهزة مثيرة للاهتمام لمهام محددة للغاية..
على الرغم من أنها أكثر ملاءمة حاليًا كإثبات للمفهوم، إلا أنه لا يُستبعد تطبيق هذه الأفكار في المستقبل على المنصات الصناعية أو التعليمية أو البحثية، مما يفتح الباب أمام تطورات أكثر سهولة واستدامة وكفاءة.
النتيجة هي مزيج من البرامج المرنة والحد الأدنى من الأجهزة، وهي فكرة تتحدى المفاهيم التقليدية لما يتطلبه تشغيل نظام تشغيل كامل ومفيد.
يمكن القول أن هذا النوع من المشاريع يعمل بمثابة أرض اختبار لأجيال جديدة من مصممي ومطوري الأجهزة والبرامج. يؤدي تشغيل مثل هذا النظام المعقد على مثل هذا التكوين المحدود إلى فتح العديد من الاحتمالات للبيئات البعيدة والأنظمة المضمنة والأجهزة التي يمكن التخلص منها والتي لها وظائف محددة. نهج يمكن أن يكون مرتبطًا أيضًا بمشروع Noodle Pi ، مشروع محمول فضولي.
على الرغم من أن تجربة "8pinLinux" ليست قوية أو سريعة بشكل خاص، إلا أنها تمكنت من توضيح أن هناك مجالًا لإعادة التفكير في كيفية تصميم التكنولوجيا وتوزيعها، وتقييم ليس فقط الأداء، ولكن أيضًا الكفاءة وإمكانية الوصول والاستدامة التكنولوجية.
ولا يزال هذا يعزز صورة لينكس باعتباره نظام تشغيل قابلاً للتغيير بشكل كبير، والذي يمكن تكييفه مع أي سياق تقريبًا، من أجهزة الكمبيوتر العملاقة إلى مشاريع جيب تجريبية.
