[科普中國(guó)]-單板式微型計(jì)算機(jī)

單板式微型計(jì)算機(jī)是構(gòu)建在單個(gè)電路板上的完整計(jì)算機(jī)，具有微處理器，存儲(chǔ)器，輸入/輸出（I / O）以及功能計(jì)算機(jī)所需的其他功能。單板計(jì)算機(jī)被制作為演示或開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，用于教育系統(tǒng)或用作嵌入式計(jì)算機(jī)控制器。許多類型的家用計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)將其所有功能集成到單個(gè)印刷電路板上。

與臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)不同，單板計(jì)算機(jī)通常不依賴于擴(kuò)展插槽來(lái)實(shí)現(xiàn)外圍功能或擴(kuò)展。單板計(jì)算機(jī)使用各種微處理器構(gòu)建。簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，例如由計(jì)算機(jī)愛(ài)好者構(gòu)建的設(shè)計(jì)，通常使用靜態(tài)RAM和低成本的8或16位處理器。其他類型（例如刀片服務(wù)器）的性能與服務(wù)器計(jì)算機(jī)類似，只是采用更緊湊的格式。

計(jì)算機(jī)模塊是一種單板計(jì)算機(jī)，可插入載板，基板或背板進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。

歷史第一臺(tái)真正的單板計(jì)算機(jī)（參見(jiàn)1976年5月的Radio-Electronics）稱為“dyna-micro”基于英特爾C8080A，并且還使用了英特爾的第一款EPROM，即C1702A。 dyna-micro于1976年由康涅狄格州的E&L儀器公司重新命名為“MMD-1”（Mini-Micro Designer 1）并在非常受歡迎的8080“BugBook”系列中作為示例微型計(jì)算機(jī)而聞名。時(shí)間。 SBC在家用電腦的早期歷史中也占有重要地位，例如在Acorn Electron和BBC Micro中。其他典型的早期單板計(jì)算機(jī)（如KIM-1）通常在沒(méi)有外殼的情況下運(yùn)輸，必須由所有者添加。其他例子是Ferguson Big Board和Nascom。

隨著PC市場(chǎng)變得越來(lái)越普遍，計(jì)算機(jī)中使用的SBC越來(lái)越少。主要組件組裝在主板上，外圍組件如串行端口，磁盤驅(qū)動(dòng)器控制器和圖形處理器位于子板上。最近提供的高級(jí)芯片組提供了大部分I / O功能作為嵌入式組件，使主板制造商能夠?yàn)橹靼逄峁﹤鹘y(tǒng)上由子板提供的I / O.大多數(shù)PC主板都提供對(duì)磁盤驅(qū)動(dòng)器的板載支持，包括帶有RAID，圖形，以太網(wǎng)和傳統(tǒng)I / O的IDE和SATA，如串行和并行端口，USB和鍵盤/鼠標(biāo)支持。插卡更常用于高性能圖形卡（真正的圖形協(xié)處理器），高端RAID控制器以及專用I / O卡，如數(shù)據(jù)采集和DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）板。

應(yīng)用通過(guò)增加集成電路的密度使單板計(jì)算機(jī)成為可能。單板配置通過(guò)減少所需的電路板數(shù)量，并消除否則將使用的連接器和總線驅(qū)動(dòng)器電路，降低了系統(tǒng)的總體成本。通過(guò)將所有功能放在一塊板上，可以獲得更小的整體系統(tǒng)，例如，如在筆記本電腦中那樣。連接器是可靠性問(wèn)題的常見(jiàn)來(lái)源，因此單板系統(tǒng)消除了這些問(wèn)題。

單板計(jì)算機(jī)通常在兩個(gè)不同的體系結(jié)構(gòu)中定義：沒(méi)有插槽和插槽支持。

嵌入式SBC是提供所有必需I / O的單元，不提供插件卡。應(yīng)用程序通常是游戲（老虎機(jī)，視頻撲克），自助服務(wù)終端和機(jī)器控制自動(dòng)化。嵌入式SBC比PC中的ATX型主板小得多，并且提供了針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的I / O組合，例如板載數(shù)字和模擬I / O，板載可啟動(dòng)閃存（消除了需要磁盤驅(qū)動(dòng)器），沒(méi)有視頻等。

術(shù)語(yǔ)“單板計(jì)算機(jī)”通常適用于將單板計(jì)算機(jī)插入背板以提供I / O卡的架構(gòu)。在PC104的情況下，總線不是傳統(tǒng)意義上的背板，而是一系列引腳連接器，允許I / O板堆疊。

單板計(jì)算機(jī)最常用于工業(yè)環(huán)境中，其中它們以機(jī)架式格式用于過(guò)程控制或嵌入其他設(shè)備中以提供控制和接口。他們?nèi)ミ^(guò)海洋深處（驢友深海探測(cè)器），進(jìn)入外太空（ARRIANE，Pegasus Rocket和Shuttle），以及地球上的每個(gè)大陸。由于集成度非常高，組件數(shù)量減少，連接器數(shù)量減少，SBC通常比同類多板計(jì)算機(jī)更小，更輕，更省電，更可靠1。

與SBC相比，ATX主板的主要優(yōu)點(diǎn)是成本。主板由數(shù)百萬(wàn)用于消費(fèi)者和辦公室市場(chǎng)制造，可實(shí)現(xiàn)巨大的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。單板計(jì)算機(jī)是市場(chǎng)利基，制造頻率較低且成本較高。主板和SBC提供類似級(jí)別的功能集成，這意味著兩種標(biāo)準(zhǔn)中的主板故障都需要等效更換。

類型和標(biāo)準(zhǔn)一種常見(jiàn)的單板計(jì)算機(jī)使用旨在用于背板外殼的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)形狀因子。其中一些類型是CompactPCI， PXI，VMEbus，VXI和PICMG。SBC圍繞各種內(nèi)部處理結(jié)構(gòu)構(gòu)建，包括英特爾架構(gòu)，多處理架構(gòu)以及RISC和SPARC等低功耗處理系統(tǒng)。在英特爾PC世界中，智能和接口/控制電路放置在插入式板上，然后插入無(wú)源（或有源）背板。最終結(jié)果類似于使用主板構(gòu)建的系統(tǒng)，除了背板確定插槽配置。背板提供混合插槽（ISA，PCI， PCIX，PCI-Express等），通?？偣?0個(gè)或更少，這意味著它可以安裝在19“機(jī)架式機(jī)箱（17”寬機(jī)箱）中。

一些單板計(jì)算機(jī)具有連接器，其允許堆疊的電路板（每個(gè)都包含擴(kuò)展硬件）在沒(méi)有傳統(tǒng)背板的情況下組裝。堆疊SBC形狀因子的示例包括PC/104，PC/104-Plus，PCI-104，EPIC和EBX;這些系統(tǒng)通?？捎糜谇度胧娇刂葡到y(tǒng)。

堆疊式SBC通常具有在諸如SIMM和DIMM的插卡上提供的存儲(chǔ)器。由于兩個(gè)原因，硬盤驅(qū)動(dòng)器電路板也不計(jì)算用于確定計(jì)算機(jī)是否是SBC，首先是因?yàn)镠DD被視為單塊存儲(chǔ)單元，其次因?yàn)镾BC可能根本不需要硬盤驅(qū)動(dòng)器可以從他們的網(wǎng)絡(luò)連接啟動(dòng)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王慧維 - 副研究員 - 西南大學(xué)