Qu’est-ce qu’un ordinateur à carte unique ?
Un ordinateur à carte unique est un système compact qui intègre les éléments d’un ordinateur – unité centrale, mémoire vive, mémoire de stockage et interfaces d’entrée/sortie – sur une seule carte de circuit imprimé.
Les circuits intégrés (CI) et divers composants électroniques sont montés directement sur la carte, ce qui offre un degré élevé de fiabilité et de miniaturisation. Ils sont utilisés dans un large éventail de domaines tels que les systèmes intégrés dans le secteur industriel, les dispositifs de contrôle, les appareils ménagers, la technologie des robots et l’industrie automobile.
Les formes et les tailles varient en fonction de l’utilisation prévue, allant de la taille d’une paume de main à de grandes unités montables en rack. Les performances de traitement des ordinateurs à carte unique sont également très variables.
Du microcontrôleur à faible spécification à l’ordinateur industriel doté d’une unité centrale multicœur très performante, il existe un choix optimal pour chaque domaine d’application.
Utilisations d’un ordinateur à carte unique
En raison de leur petite taille et de leur polyvalence, les ordinateurs à carte unique sont utilisés dans une grande variété de produits et de systèmes. Voici quelques-unes des principales utilisations des ordinateurs à carte unique.
1. Les systèmes embarqués
Les systèmes embarqués sont des systèmes dédiés conçus pour effectuer des tâches spécifiques. Grâce à leur petite taille et à leur autonomie, les ordinateurs à carte unique sont des outils puissants pour le traitement spécialisé de tâches spécifiques, telles que les systèmes de gestion du moteur dans les voitures, les contrôles des lignes de production dans les usines et les systèmes d’exploitation dans les équipements médicaux.
2. Les dispositifs IoT
Le secteur de l’IdO (Internet des objets) est un autre exemple important de l’utilisation des ordinateurs à carte unique. De nombreux dispositifs IoT, tels que les appareils intelligents pour la maison et les réseaux de capteurs pour l’industrie, fonctionnent avec des ordinateurs à carte unique au cœur de leur fonctionnement.
Cela leur permet d’interagir avec le nuage en agrégeant et en traitant de manière appropriée les grandes quantités de données générées par les appareils physiques.
3. La robotique
Les ordinateurs à carte unique jouent également un rôle dans la robotique. Il existe différents types de drones, de robots autopilotés et de bras robotisés industriels.
Ces robots doivent traiter une série d’entrées de capteurs et prendre les mesures appropriées en réponse. Les ordinateurs à carte unique fournissent ce traitement informatique avancé dans un boîtier compact, augmentant ainsi l’autonomie et l’efficacité du robot.
Ces exemples ne sont que quelques-unes des applications des ordinateurs à carte unique. Leur compacité, leur autonomie et leur évolutivité constituent la base de l’innovation dans tous les secteurs industriels.
Principe des ordinateurs à carte unique
Comme son nom l’indique, un ordinateur à carte est un système dans lequel les principaux éléments d’un ordinateur sont intégrés sur un substrat unique (carte). Les paragraphes suivants décrivent les principes fondamentaux et le fonctionnement d’un ordinateur à carte unique.
1. Composants intégrés
Les ordinateurs à carte unique intègrent tous les principaux composants informatiques, tels que l’unité centrale de traitement (CPU), la mémoire vive (RAM), le stockage (par exemple la mémoire flash) et les ports d’entrée/sortie, sur une seule et même carte. Ces composants sont hautement optimisés et fonctionnent en étroite collaboration.
Les ordinateurs à carte unique offrent ainsi les mêmes fonctionnalités qu’un ordinateur de bureau ou un ordinateur portable classique, mais sous une forme plus petite et plus économe en énergie.
2. Faible consommation d’énergie et hautes performances
Les ordinateurs à carte unique doivent fonctionner à faible consommation d’énergie et avec des performances élevées. Ils utilisent donc des processeurs économes en énergie, une mémoire vive à faible consommation et des systèmes de gestion de l’énergie. Ces composants et systèmes réduisent la consommation d’énergie et la production de chaleur tout en offrant des performances informatiques élevées.
3. Options d’entrée/sortie flexibles
Malgré leur petite taille, les ordinateurs à carte unique offrent de nombreuses options d’entrée et de sortie : les ports USB, les connexions HDMI, les réseaux locaux sans fil et Bluetooth, ainsi que les broches GPIO sont couramment utilisés. Ces caractéristiques de connectivité permettent aux ordinateurs à carte unique d’être connectés à une grande variété de périphériques et d’être utilisés dans une grande variété d’applications.
Ces principes et caractéristiques font de l’ordinateur à carte unique une plateforme informatique compacte et polyvalente. Son évolutivité et son autonomie permettent une large gamme d’applications, des appareils IoT aux systèmes embarqués et à la robotique.
Caractéristiques des ordinateurs à carte unique
La caractéristique la plus importante des ordinateurs à carte unique est qu’ils sont peu coûteux et peuvent être utilisés pour toutes sortes d’applications. Comme les circuits sont configurés sur un seul substrat avec un minimum de fonctions nécessaires, il n’y a pas de gaspillage et le prix peut rester bas.
Ces dernières années, les performances des unités centrales et de la mémoire des ordinateurs à carte unique se sont améliorées, permettant des traitements plus complexes que par le passé.
Autres informations sur les ordinateurs à carte unique
Informatique de périphérie
L’edge computing fait référence au traitement distribué de l’information dans lequel les données des capteurs attachés aux équipements de production, par exemple, ne sont pas collectées dans un nuage ou un autre système de niveau supérieur avant d’être traitées, mais sont traitées et nettoyées du côté du capteur avant que seules les informations nécessaires soient envoyées au système de niveau supérieur.
Dans un monde où l’IdO et d’autres technologies se répandent et où les données débordent, le traitement centralisé de l’information qui collecte toutes les données dans un système supérieur finira par échouer. Le traitement distribué, dans lequel les données sont traitées avant d’être envoyées à un système de niveau supérieur, deviendra plus important à l’avenir, et les méthodes utilisant des ordinateurs à carte unique attirent l’attention comme moyen de réaliser cela.