Ретроспектива развития промышленных встраиваемых компьютеров

Введение

Актуальность данной темы заключается в том, что встраиваемые компьютеры являются многофункциональными, высокотехнологичными изобретениями, которые отличаются компактными габаритами. Такие промышленные ЭВМ чаще всего используются в качестве элемента компьютера системы, которая должна функционировать в ограниченном пространстве. Также, компьютеры такого типа используются в условиях, когда существуют специфические требования к габаритам ЭВМ.Встроенные компьютеры - это высокопроизводительные встроенные решения, которые выполняют различные задачи в сложных условиях из-за их надежной конструкции и отсутствия вентиляторов. Компьютеры имеют как процессоры с низким энергопотреблением, так и с высокой производительностью и большим выбором интерфейсов. Оригинальные дизайнерские решения, использование промышленных компонентов и тщательное тестирование на всех этапах производства позволяют нам создавать производительные встраиваемые компьютеры, максимально устойчивые к внешним факторам, характерным для наземного и железнодорожного транспорта, авиации и специальных применений.
Говоря про ретроспективу, развитие современных компьютерных технологий в последние годы идет огромными темпами. Несколько лет назад процессор Pentium III управлял многими процессами, теперь это старая история. Последние разработки лидеров мирового рынка в этой отрасли (Intel, AMD, VIA) привели к превосходной вычислительной мощности при относительно небольшом объеме и энергопотреблении. В этом контексте идет разработка сегмента рынка встраиваемых компьютерных систем для промышленной автоматизации.
Цель работы – проанализировать ретроспективу развития промышленных встраиваемых компьютеров.
Предмет работы – встраиваемые компьютеры.
Объект работы – ретроспектива развития промышленных встраиваемых компьютеров.
Для достижения поставленной цели необходимо проанализировать:
понятие и сущность промышленных встраиваемых компьютеров;
классификация и виды промышленных встраиваемых компьютеров;
история развития промышленных встраиваемых компьютеров;
тенденции развития промышленных встраиваемых компьютеров.


1. Теоретические методологические основы развития промышленных встраиваемых компьютеров

1.1. Понятие и сущность промышленных встраиваемых компьютеров
Встраиваемые компьютеры это специализированные системы управления, интегрируемые в устройство, которым управляют. Такие модули строятся на базе встроенной системы, но не имеют привычного монитора и клавиатуры, не отображают ОС и другого ПО.
Основными ключевыми особенностями встраиваемого компьютера являются:
минимальное энергопотребление или автономное питание;
минимальные вес и габариты;
собственный защищенный корпус;
возможность охлаждения;
все электронные компоненты размещены на одной плате;
повышенные требования к отказоустойчивости, прочности и защищенности.
Уникальная функциональность промышленных компьютеров успешно используется в областях, далеких от производства и не характеризующихся сложными условиями эксплуатации. Поскольку каждый промышленный компьютер более надежен, чем его офисный аналог, многие правительственные и частные организации предпочитают использовать его для решения самых важных задач. Работают круглосуточно. Например, национальные банки Швейцарии и Франции и некоторые биржи в США уже несколько лет эксплуатируют промышленные компьютеры Texas Microsystems (модели 5014 и 8514). Высокая надежность, ремонтопригодность и неприхотливость могут сократить время простоя, которое губительно для банковской и финансовой деятельности.
В то же время среднее значение MTBF довольно велико и уже много лет устанавливается в промышленных компьютерах и оборудовании с восстановлением его производительности. Время восстановления для промышленных компьютеров, которое определяется их архитектурой, значительно короче, чем у обычных компьютеров, и составляет менее 30 минут. Это также уменьшает время простоя информационной системы в случае сбоев устройства.
Американские компании уже несколько лет используют компьютеры Texas Microsystems 3220 с 20 слотами расширения в качестве части своих систем.
Такое большое количество промышленных компьютеров делает их незаменимыми для приложений, требующих установки большого количества функциональных плат на одном компьютере или установки нескольких (обычно до 4) компьютеров в одном корпусе. Производство полупроводников и оптических дисков для приводов CD-ROM, безусловно, можно отнести к высокоточному производству, которое не допускает сильных вибраций или колебаний температуры, характерных для «известных» условий работы промышленных компьютеров. Тем не менее, эта продукция является крупным потребителем промышленных компаний. Опираясь на это, строятся системы контроля процессов и качества систем. Примером такого использования могут быть подсистемы для управления оборудованием для производства полупроводников на основе устройств, изготовленных Keithley Metrabyte (США).
Таким образом, можно обозначить сферы применения промышленных компьютеров. Встраиваемые компьютеры востребованы во всех сферах современного мира:
в промышленности (в системах управления и контроля, сбора, хранения и передачи данных);
на транспорте (для сбора и передачи в диспетчерскую данных о работе всех узлов и механизмов TC, количестве пассажиров, маршруте следования и для информирования о чрезвычайных ситуациях);
в системах видеонаблюдения и безопасности;
в системах оплаты услуг и электронных очередях;
автоматизации зданий, в системах управления инженерным оборудованием и систем диспетчеризации;
в медицине (для обработки данных на диагностическом оборудовании, электронной записи пациентов, обработки и хранения персональных данных);
в автодорожных системах мониторинга транспортного потока, системах контроля за превышением скорости и видеофиксации дорожно-транспортных происшествий.

1.2

. Классификация и виды промышленных встраиваемых компьютеров
Представленная выше техника подбирается в зависимости от применяемой отрасли и расчётных нагрузок, уже после этого учитываются параметры окружающей среды, такие как запыленность, влажность, диапазон рабочих температур.
Защищенные промышленные компьютеры, представленные компанией IDSolution делятся на следующие разновидности:
рекламные компьютеры;
Box PC;
терминальные/панельные;
программируемые контроллеры.
Каждый вид имеет свое назначение, взаимозаменяемость данного типа устройств достаточно низкая, что обязательно нужно учитывать, при выборе оборудования.
Рекламные компьютеры. Рекламные компьютеры в основном решают задачи, связанные с представлением потенциальному покупателю определенных услуг. Коммерческие промышленные компьютеры - это, прежде всего контроллеры, которые устанавливаются за экранами и скрыты от зрителя. И экраны устанавливаются на улице или в торговом центре. Особенностью дизайна является увеличенное количество видеовыходов, таких как VGA и HDMI. Это необходимо для подключения видеостен и широкоэкранных дисплеев, состоящих из нескольких мониторов. Кроме того, в рекламной машине установлен значительно более мощный графический процессор. Благодаря этому фотографии / видео можно выводить в высоком разрешении.
Box PC. В этом случае промышленная компьютерная система является лучшим решением для компаний, которые работают в ограниченном пространстве. Эти системные компьютеры характеризуются прочной конструкцией и простотой обслуживания. Наибольшее предпочтение сегодня отдается компьютерам Arbor. Большинство моделей этого производителя имеют безвентиляторную конструкцию, что позволяет использовать их в очень пыльных условиях.
Панельные и терминальные ПК. Панельный и терминальный ПК представляют собой функциональное устройство «все в одном» с высокой степенью защиты переднего корпуса. Поскольку все устройства в серии панельных компьютеров имеют повышенную защиту и повышенную виброустойчивость, их использование наиболее широко. От платежных терминалов и информационных стендов до промышленных предприятий с ЧПУ.
Программируемые контроллеры. Программируемый контроллер является подтипом промышленного компьютера, отличительной особенностью которого является повышенная защита от вибрации, влаги и пыли. А благодаря своей низкотемпературной стойкости и конструкции без вентилятора, он может работать в очень пыльном и дымном помещении.
2. Анализ развития промышленных встраиваемых компьютеров

2.1. История развития промышленных встраиваемых компьютеров
Одним из первых устройств (V-IV вв. до н.э.), с которых, можно считать, началась история развития компьютеров, была специальная доска, названная впоследствии «абак». Вычисления на ней проводились перемещением костей или камней в углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости и тому подобное. В Греции абак существовал уже в V в. до н.э., у японцев он назывался «серобаян», у китайцев — «суанпань». В Древней Руси для счета применялось устройство, похожее на абак, — «дощаный счет». В XVII веке этот прибор принял вид привычных российских счетов.
Французский математик и философ Блез Паскаль создал первую машину в 1642 году, получившую имя в честь своего создателя Паскалина. Механическое устройство в виде коробки со многими передачами выполняло вычитание в дополнение к сложению. Данные вводились в машину вращением циферблатов, которые соответствовали цифрам от 0 до 9. Ответ появился на верхней части металлического корпуса.
В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механический счетчик (пошаговый калькулятор Лейбница (калькулятор Лейбница)), который впервые не только добавил и вычел квадратный корень, но также умножил, разделил и вычислил. В результате колесо Лейбница стало прототипом для массовых вычислительных устройств - арифмометров.
Английский математик Чарльз Бэббидж разработал устройство, которое не только выполняло арифметические действия, но и сразу же печатало результаты. В 1832 г. была построена десятикратно уменьшенная модель из двух тысяч латунных деталей, которая весила три тонны, но была способна выполнять арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой и вычислять производные второго порядка. Эта вычислительная машина стала прообразом настоящих компьютеров, называлась она дифференциальной машиной.
Дальше была создана ЭВМ 1-го поколения ЭВМ, на который следует обратить внимание, это EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC интересен тем, что в нем была сделана попытка записывать программы электронным способом в так называемых «ультразвуковых линиях задержки» с помощью ртутных трубок. В 126 таких линиях было возможно сохранять 1024 строк четырехзначных двоичных чисел. Это была «быстрая» память. В качестве «медленной »памяти предполагалось фиксировать числа и команды на магнитном проводе, однако этот метод оказался ненадежным, и пришлось вернуться к телетайпным лентам. EDVAC работал быстрее своего предшественника, сложение занимало 1 мкс, деление — 3 мкс. Он содержал всего 3,5 тыс