ما هو النظام على الوحدة؟ (SOM)

يوفر هذا النظام المكوّنات الأساسية لنظام المعالجة المدمج – بما في ذلك نوى المعالج وواجهات الاتصال والذاكرة على لوحة دارة مطبوعة (Printed Circuit Board-PCB) واحدة جاهزة للإنتاج، وهذا ما يجعله مثالياً للاندماج في الأنظمة المتطورة بدءاً من الروبوتات وصولاً إلى كاميرات الأمن.

الشكل 1: SOM مُطَوّر، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
SOM مُطَوّر، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).

نشأت فكرة النظام على الوحدة من خلال الخوادم المشفّرة، إذ أُنشئت هذه الخوادم الرقيقة بهدف توفير مساحة التخزين وتقليل استهلاك الطاقة، فصُمّمت هذه الأنظمة رقيقة أيضاً ولا تتضمّن سوى المكونات المطلوبة لوظيفتها في حزمة صغيرة قدر الإمكان، وهي مرنة بما يكفي لاستيعاب مجموعة واسعة من التطبيقات.

انموذج SOM جاهز عالي الكفاءة كما تصوّره الذكاء الاصطناعي، مصدر الصورة: موقع AMD (Xilinx)

يتألف النظام على شريحة واحدة  (system-on-a-chip (SoC))من مجموعة من مكونات الكمبيوتر الرئيسيّة موضوعة على رقاقة واحدة، في حين أنّ النظام على الوحدة قد يتضمن النظام على شريحة، فهو مبني على اللوحة، وبالتالي لديه المساحة لاستيعاب مكونات إضافية، وهذا ما يميز هذه الأنظمة عن بعضها.

لماذا يُستخدم النّظام على الوحدة؟

يجعل هذا النظام العمل أسهل بالنسبة للمطوّرين، إذ يعمل على تقليل وقت الوصول إلى السوق والحفاظ على انخفاض التكاليف، وعادةً ما يكون إنشاء نظام مدمج عملية طويلة تتطلب تصميم وتصنيع لوحة مُخصّصة، ولكن يُبَسّط هذا النظام الخطوات اللازمة لتحقيق التصميم، فما عليك سوى اختيار النظام الذي يناسب احتياجاتك، ودمجه في نظامك النهائي وتصبح جاهز للنشر، بالإضافة إلى تمكين النشر بكميات كبيرة. وتعمل التصميمات القائمة على الوحدات على تبسيط إدارة دورة حياة المنتج وتقليل نفقات فاتورة المواد.(BOM) Bill Of Material)

سواءً كان التركيز على البرامج أو الأجهزة أو حتى تطوير الذكاء الاصطناعي، فيجب أخذ هذا النظام بعين الاعتبار لأنه:

  • يمكن لمطوري البرامج الاستفادة من إمكانات الحوسبة المتطورة ومعالجة البيانات محلياً دون زمن وصول، إذ أنّه باستخدام الأنظمة على الوحدات لا يوجد حاجة إلى خبرة برمجيّة كبيرة، مما يوفر بيئة تصميم مريحة. كما أنّ مطوّري البرامج العاملين مع تطبيقات الرؤية يحبذون أجهزة الاستشعار المرنة والسهلة التّكوين التي يمكن أن يوفّرها النظام، وتُوفر أفضل الأنظمة برامج تشغيل مدمجة وبرامج أخرى تقلل من وقت التصميم.
الشكل 3، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
  • يحتاج مطوّرو الأجهزة إلى إكمال الإنتاج في أسرع وقت ممكن وتركيز مواردهم المحدودة على المهام الأكثر تأثيراً. ويمكنهم باستخدام هذا النظام الحصول على أداء ومرونة مصفوفة بوابة منطقيّة قابلة للبرمجة (Field Programmable Gate Array (FPGA)) دون صعوبة تصميم وتكامل الدارات المطبوعة، (وهذه المصفوفة عبارة عن دارة متكاملة صُممت لتعديل أو تصميم أنظمة متكاملة حتى بعد عملية التصنيع دون الحاجة لإعادة تجميع النظام أو المنتج). وهذا ما يُمكّنهم من إنجاز المشاريع قبل الوقت المحدد لها وبتكلفة أقل.
مُستَكشف لوحة السيارة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
  • يحتاج مطوّرو الذكاء الاصطناعي إلى نظام يقدم أداءً عالياً وفعّالاً دون الحاجة إلى أن يكونوا خبراء في الأجهزة، ولأجل ذلك يمكنهم اختيار هذا النظام الذي يوفر القدرة الحاسوبية المطلوبة مع الحفاظ على المرونة في تبديل نماذج الذكاء الاصطناعي بسهولة، وذلك بفضل التطبيقات المبنيّة مسبقاً التي يوفرها أفضل نظام على مزودي الوحدات.
الشكل 5: دارة كشف العيوب، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
دارة كشف العيوب، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).

تُستخدم الأنظمة على الوحدات في جميع أنحاء العالم، وفيما يلي لمحة عن تطبيقاتهم:

كاميرات المراقبة:

تستفيد أنظمة الكاميرات الأمنية الحديثة من تحليل الفيديو عن طريق الأنظمة على الوحدات، إذ تستخدم الكاميرات الأمنيّة التي تعمل بتحليل الفيديو التّعلم الآلي لتصنيف وفهم ما تراه، مما يُوفّر تدفقاً من البيانات الدّقيقة في الوقت الفعلي، ولن يكون هذا ممكناً بدون الحوسبة المتطوّرة وقدرة الكاميرات والأجهزة الأخرى على تحليل المعلومات في الموقع.

الشكل 6: كاميرات مراقبة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
الكاميرات مراقبة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).

الرّؤية الآليّة:

يعتمد الاقتصاد الحديث على الرؤية الآلية في كل شيء بدءاً من فحص المخزون وصولاً إلى التعرف على البصمة واكتشاف العيوب. وتتطلب الرّؤية الآليّة أنظمة مدمجة يمكنها تحليل البيانات على الفور وتوفير قدرات مستشعر قابلة للتكوين، ويُتيح النظام على الوحدة للمطورين الاستفادة من الرّؤية الآليّة على نطاق واسع مع الحفاظ على التكاليف المنخفضة.

الشكل 7: الرّؤية الآليّة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
الرّؤية الآليّة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).

المدن الذكية:

تَستخدم المدن الذكيّة أجهزة استشعار منتشرة في كل مكان لجمع البيانات وتوفير الرّؤى التي يحتاجها صنّاع القرار للحفاظ على سلامة ونشاط مجتمعاتهم، وتعمل الأنظمة على الوحدات على تشغيل هذه المستشعرات، وتساعد مسؤولي المدينة في البقاء على اطلاع دائم حول كل شيء، من المرافق إلى حركة المرور.

الشكل 8: المدن الذكيّة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
المدن الذكيّة، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).

التحكم في المحركات:

تنتشر المحركات الكهربائية في وسائل النقل العامة ونظم توليد الطاقة من عنفات الرياح، والروبوتات، وأتمتة المصانع، والخدمات اللوجستية، والمعدات الطبية، وأنظمة الطيران، والزراعة، والأنظمة اللوجستية، وغيرها الكثير.

تساعد أنظمة التحكم في المحركات على تسريع تطوير هذه التطبيقات وتوفير قابلية التكيف للاتصال بأجهزة ملحقة جديدة مع استمرار تطور المعايير، ويمكن للمستخدمين ضبط نظامهم النهائي لتلبية القوة والأداء المطلوبين.

الشكل9: التحكم في المحركات، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).
التحكم في المحركات، مصدر الصورة: موقع (AMD Xilinx).

ترجمة:رانيا دالاتي
مراجعة:أماني صالح
تدقيق لغوي:غزل روميه
تحرير:نور شريفة