Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2008 №7

Разработчикам платежных терминалов на заметку

Афонин Дмитрий


Производство платежных терминалов в России стремительно развивается, однако в самом ближайшем будущем многим его участникам предстоит пересмотреть свое отношение к используемым аппаратным средствам.

Несмотря на внешнее сходство, внутри наши терминалы в массе своей совершенно не такие, как западные. Отечественные разработчики до сих пор отдают предпочтение материнским платам от персональных компьютеров, в то время как их зарубежные коллеги давно перешли на промышленную аппаратную базу. Использование последней оправдано тем, что платежным терминалам приходится работать в торговых залах, в подземных переходах, на автозаправках, а зачастую и просто на улицах, где их единственной защитой от неблагоприятных факторов окружающей среды является действующее законодательство. Комплектующие для персональных компьютеров не рассчитаны на такие условия эксплуатации, их область применения — настольные компьютеры и серверы, надежно защищенные от воздействия экстремальных температур, повышенной влажности, ударов и вибрации стенами уютных офисов.

В сущности, отечественная культура производства платежных терминалов еще только зарождается. К нашему искреннему сожалению, промышленные аппаратные средства появятся здесь, скорее всего, лишь в поисках путей выхода из уже развившегося кризиса. В соответствии с известной пословицей, пока владельцы и поставщики терминалов не начнут терять на отказах оборудования по–настоящему большие деньги, смены парадигм в этой области не произойдет. И, поскольку практика применения в российских терминалах офисных комплектующих получила весьма широкое распространение, ждать осталось недолго.

Промышленная специфика

Если исходить из условий эксплуатации, платежный терминал — это типичная система промышленного класса. К данной категории принято относить не только системы, которые устанавливают в производственных цехах промышленных предприятий, но и вообще любое компьютерное и/или электронное оборудование, которому приходится работать при очень высоких или, наоборот, слишком низких (по сравнению с типичным офисом) температурах, в условиях повышенной влажности, сильной запыленности и сильных ударно–вибрационных нагрузок. Промышленное исполнение могут иметь самые различные устройства, комплектующие и конечные решения, начиная с разнообразной мобильной техники и заканчивая компьютерами военного и аэрокосмического назначения.

Аппаратные средства, рассчитанные на построение офисных компьютеров и серверов, в массе своей совершенно не подходят для создания систем промышленного класса. Применительно к офисному оборудованию понятие «механическая надежность» уже звучит несколько издевательски, если же добавить к этому требования к работе при околонулевых температурах вкупе с защитой от воздействия иных погодных явлений, ситуация начинает выглядеть просто комично. Сколько миллиметров осадков должно выпасть на настольную систему, чтобы она перестала работать? Удар какой силы способна выдержать материнская плата от обычного ПК? Этого не знает ни инженер, помещающий такую плату в платежный терминал, ни ее поставщик. Причем поставщика в данной ситуации совершенно не в чем упрекнуть: на устойчивость к ударно–вибрационным нагрузкам он свою плату не тестирует, как промышленное изделие он ее не позиционирует и ее работоспособность в условиях, отличных от офисных, не гарантирует. Вся полнота ответственности за нецелевое использование приобретенного оборудования ложится, таким образом, на разработчика платежного терминала.

В секторе промышленного компьютерного оборудования, как и в любом другом, есть свои законодатели мод, свои стандарты и свои обычаи. В частности, для продуктов промышленного класса исполнения принято указывать такой важный параметр, как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures — MTBF). Сегменту офисных плат данный термин вообще незнаком, в то время как в секторе систем промышленного класса параметр MTBF используется специалистами как один из ключевых факторов выбора. В мире промышленных аппаратных средств хорошим тоном считается использовать оборудование с MTBF порядка 100 000 часов (более 11 лет безотказной работы). Что происходит с обычной материнской платой по прошествии 1,5–2 лет эксплуатации в офисных (не промышленных!) условиях, знает каждый, кто время от времени заглядывает в свой компьютер.

По промышленным меркам офисные платы живут недолго, причем как в буквальном (быстро выходят из строя), так и в рыночном смысле этого слова. Частая смена поколений процессоров и чипсетов приводит к тому, что, едва появившись на рынке, материнская плата офисного класса уже снимается с производства, уступая место новым моделям. Средний срок рыночной жизни обычной материнской платы для обычного ПК не превышает –9 месяцев. Это означает, что, если выполненный на базе офисной материнской платы платежный терминал сломается, к примеру, по прошествии года эксплуатации (хотя с учетом всего вышесказанного такой результат был бы просто выдающимся), на его ремонт будет затрачено много времени и денег, так как потребуется выезд специалиста для замены устаревшей платы на новую, настройки системного ПО, а возможно, и его переустановки (если новая плата будет иметь другой чипсет и т. п.). Разумеется, можно заранее озаботиться созданием склада запчастей, наполняя его всеми приглянувшимися моделями материнских плат, едва только те появляются на рынке, однако подобные утопические картины хороши для фантастов, а не для людей, занимающихся реальными делами. Да и к чему изобретать велосипед, закупая офисные платы в немыслимых количествах, если существуют специализированные промышленные решения с гарантированными сроками присутствия на рынке от 5 лет и выше? Сэкономив $100–150 на разнице в цене между офисным и промышленным изделием, разработчик рискует потерять многие сотни на регулярных заменах вышедших из строя плат и логистике.

Что плохо для улицы

Отправной точкой при выработке стратегии проектирования платежного терминала должны служить самые базовые, основополагающие требования. Платежный терминал — это, прежде всего, система, которая должна быть способна безотказно работать в автономном режиме на протяжении длительного времени. Промышленные аппаратные средства, специально рассчитанные именно на такие условия эксплуатации, тут как нельзя кстати. Дело не в том, что при изготовлении изделий промышленного класса применяются какие–то особые, неизвестные офисному миру технологии, а в концепции, подходе.

Узкие места системной архитектуры, лежащей в основе типичного современного ПК, хорошо известны: это обилие разъемов, низкая механическая прочность, плохая устойчивость к воздействию атмосферных факторов (повышенной влажности, экстремальных температур) и использование жестких дисков.

Компьютерные продукты, позиционирующиеся как промышленные, обычно лишены многих привычных разъемов. Память и даже процессоры нередко напаиваются непосредственно на печатную плату, что сразу же придает последней значительную ударо- и вибростойкость и избавляет от многих других свойственных офисным изделиям недостатков. Высокая степень интеграции (наличие «на борту» большого числа контроллеров, графического адаптера и других дополнительных устройств) также способствует уменьшению числа разъемов. Разъем может засориться или расшататься, его контакты — деформироваться и окислиться, и т. д., и т. п. Когда же разъема нет, все связанные с ним проблемы немедленно исчезают.

Поставщики промышленных аппаратных средств очень ответственно подходят к различного рода цифрам, имеющим отношение к ударно–вибрационным нагрузкам, влажности воздуха, температурному режиму эксплуатации и времени безотказной работы. Причем для промышленных брендов цифры эти отнюдь не пустой звук. Трудно представить себе поставщика офисных плат, тестирующего их на работоспособность, к примеру, при температуре замерзания воды, благо шансы на то, что кто–либо из клиентов решится эксплуатировать их продукцию в морозный день на свежем воздухе, ничтожны. Если же некая компания продает свои изделия на рынке оборудования промышленного класса, уровень ответственности за свои слова у нее совершенно иной, поскольку утрата изделием потребительских свойств без нарушения условий его эксплуатации чревата потерями денег и престижа: клиент, купивший продукт с заявленным рабочим температурным диапазоном 0…+60 °C, вправе (и с очень высокой степенью вероятности будет) эксплуатировать его и при +5 °C, и при +55 °C сколь угодно длительное время, не опасаясь поломок.

Что касается жестких дисков, то здесь, к сожалению, выход только один. Несмотря на все их очевидные достоинства, жесткие диски десятилетиями продолжают оставаться самыми ненадежными узлами персональных компьютеров и серверов. Не будет большим преувеличением сказать, что проблемы, связанные с отказом жестких дисков, знакомы каждому пользователю ПК. Поэтому стандартной вещью для большинства решений промышленного класса давно уже стала поддержка флэш–памяти в роли дискового накопителя с возможностью загрузки ОС. В отличие от жестких дисков флэш–память не имеет механических движущихся частей и потому практически нечувствительна к ударам и вибрации. Современные материнские платы, ориентированные на промышленные приложения, поддерживают загрузку с флэшпамяти на уровне БИОС.

Вторым ключевым требованием к платежным терминалам является удобство и дешевизна их обслуживания. Обслуживание платежного терминала — это далеко не то же самое, что обслуживание персонального компьютера. Неисправный ПК специалист службы технической поддержки может просто взять в руки и унести, терминал же приходится обслуживать на месте (что неудобно) либо демонтировать (что непросто) и везти на ремонтную базу (что долго), а затем или параллельно с этим проделывать те же операции в обратном порядке (что влечет недополучение прибыли). Средняя стоимость единичного эпизода обслуживания платежного терминала, таким образом, выше средней стоимости единичного эпизода обслуживания ПК. При этом платежный терминал, собранный из офисных комплектующих, будет ломаться чаще среднестатистического персонального компьютера. Кроме того, как уже говорилось выше, может случиться так, что нужные комплектующие для вышедшего из строя платежного терминала больше не производятся, и тогда затраты на его обслуживание существенно возрастут.

Аппаратные средства промышленного класса полностью меняют ситуацию. Стоимость обслуживания оборудования, которое не ломается, стремится к нулю. Разумеется, это идеальная картина; на практике иногда отказывают даже самые сверхнадежные системы. Речь идет о статистике, усредненной по времени и частоте поломок. Реальность такова, что при эксплуатации в промышленных приложениях промышленные аппаратные средства выходят из строя гораздо реже офисных. А найти замену сломавшейся детали промышленного класса, если она все же ломается, обычно не составляет никакого труда, поскольку гарантированные сроки доступности для подобных изделий составляют 5–7 и более лет.

Реальные промышленные комплектующие

Возьмем для примера какие–нибудь реальные материнские платы промышленного класса, например, изделия 886LCD–M/mITX и KT690/mITX холдинга Kontron, выполненные в малогабаритном форм–факторе MiniITX (размеры 17×17 см).

На плату 886LCD–M/mITX устанавливаются высокопроизводительные процессоры Intel Pentium M и Intel Celeron с тактовой частотой до 2,1 ГГц. Основными достоинствами платы 886LCD/mITX с точки зрения потребителя являются ее низкая стоимость, гарантированная доступность в долгосрочной перспективе и чипсет Intel 855GME + 6300ESB с интегрированным графическим ядром. Плата 886LCD–M/mITX оснащена двумя интерфейсами LVDS, слотом AGP/DVO, двумя каналами Serial ATA 150, четырьмя портами USB 2.0, тремя портами Gigabit Ethernet, четырьмя интерфейсами RS–232 и портом PS/2 для подключения клавиатуры и мыши. Объем ОЗУ типа DDR333 SDRAM достигает 1 Гбайт, системная шина работает на частоте 400 МГц. Имеется свободный слот PCI, куда пользователь может установить свой модуль расширения. Материнская плата Kontron 886LCD/mITX может быть оснащена интерфейсом AC–97/DD5.1 или бортовым стереоусилителем. Контроллер Intel Extreme Graphics 2, являющийся частью чипсета, дает продукту 886LCD/mITX мощную графическую функциональность; если же возможностей встроенной графики недостаточно, в слот AGP/DVO можно установить стандартную AGP–карту или какой–либо из видеоадаптеров серии Kontron ADD с интерфейсами LVDS, DVI и/или CRT. Независимый графический вывод на два дисплея, востребованный во многих промышленных приложениях, плата Kontron 886LCD/mITX обеспечивает двумя путями: через уже имеющиеся у нее порты LVDS и через установку соответствующей видеокарты. Производитель рекомендует применять материнскую плату 886LCD/mITX в платежных и информационных терминалах, банкоматах, игровых автоматах, контрольно–измерительной аппаратуре, различных информационно–развлекательных решениях и в вычислительных системах промышленного назначения.

Изделие 886LCD–M/mITX существует в версии с процессором, напаянным непосредственно на печатную плату (используется ультранизковольтный ЦП Intel ULV Celeron с тактовой частотой 600 МГц), и не требует активного охлаждения. Данная модификация, обозначающаяся индексом (BGA), не требует применения вентиляторов и может использоваться в приложениях с особо неблагоприятными в механическом отношении условиями эксплуатации.

Рис. 1. а) Промышленная материнская плата Kontron 886LCD M/mITX, поддерживающая процессоры Intel Pentium M и способная осуществлять независимый вывод на два дисплея; б) модифицированная плата Kontron 886LCD M/mITX, оснащенная 600 МГц процессором Intel ULV Celeron
Рис. 1. а) Промышленная материнская плата Kontron 886LCD M/mITX, поддерживающая процессоры Intel Pentium M и способная осуществлять независимый вывод на два дисплея; б) модифицированная плата Kontron 886LCD M/mITX, оснащенная 600 МГц процессором Intel ULV Celeron

Тем разработчикам, которые отдают предпочтение процессорам компании AMD, холдинг Kontron адресует плату KT690/mITX (рис. 1), базирующуюся на чипсете AMD M690T + SB600 «встраиваемой» серии и имеющую увеличенный жизненный цикл. Производитель позиционирует данный продукт как решение для платежных терминалов, киосков, медицинской аппаратуры (современных ультразвуковых сканеров), мультимедийной техники и игровых автоматов. Разработчики, создающие системы указанных типов, смогут по достоинству оценить такие характеристики Kontron KT690/mITX, как высокая производительность на ватт потребляемой мощности и наличие интегрированного графического ядра Radeon X1250. Материнская плата Kontron KT690/mITX (рис. 2) поддерживает одноядерные и двуядерные процессоры серий AMD Sempron и AMD Turion 64 X2, которые выделяют от 9 до 35 Вт тепла и способны работать с шиной 16 Lane HyperTransport. Широкий спектр доступных процессоров позволяет регулировать вычислительные возможности, энергопотребление и стоимость систем на базе платы Kontron KT690/mITX в весьма широких пределах. Все процессоры, поддерживаемые данным изделием, рассчитаны на сокет S1, который известен своей хорошей устойчивостью к ударам и вибрации. Объем бортового ОЗУ типа DDR2 SO–DIMM достигает 4 Гбайт. Интерфейсная подсистема включает один слот PCI, один слот Mini PCI Express, один слот PCI Express x8 для установки внешней видеокарты, выходы LVDS, DVI и ЭЛТ, опциональный ТВ–выход, четыре канала Serial ATA 150/300, один канал ATA 133, десять (!) портов USB 2.0, два интерфейса RS–232C, два порта Gigabit Ethernet, один параллельный порт, восемь линий GPIO и звуковой контроллер 7.1 HDA.

Рис. 2. Промышленная материнская плата KT690/mITX, поддерживающая загрузку с флэш памяти и способная осуществлять независимый вывод на два дисплея
Рис. 2. Промышленная материнская плата KT690/mITX, поддерживающая загрузку с флэш памяти и способная осуществлять независимый вывод на два дисплея

Одним из наиболее важных свойств обоих рассмотренных продуктов в контексте их возможного применения в российских платежных терминалах является увеличенный жизненный цикл — сроки доступности для материнских плат Kontron 886LCD–M/mITX и Kontron KT690/mITX составляют 5–7 лет. Разработчикам, использующим данные изделия в своих решениях, нет нужды создавать собственные запасы запчастей: чтобы изготовить новый платежный терминал или заменить вышедшую из строя материнскую плату, им будет достаточно обратиться к холдингу Kontron и получить от него в точности ту же модель, что и много лет назад. Огромное значение имеет также поддержка загрузки с накопителей CompactFlash и способность работать при температурах от 0 до +60 °C. Еще одним существенным моментом является возможность организации независимого графического вывода на два дисплея (в последнее время двухдисплейные конфигурации повсеместно становятся все более популярными, в том числе и на рынке платежных терминалов). Кроме того, необходимо отметить интерфейсную избыточность обеих материнских плат: их коммуникационные возможности заведомо превышают запросы самых требовательных сегодняшних терминалов, что создает хороший задел на будущее, когда конечные пользователи подобных систем захотят видеть в них новые сервисы.

Смена парадигм

На наш взгляд, состояние отечественного рынка платежных терминалов объясняется его сравнительно небольшим возрастом. Использование эффективных практик здесь еще не успело стать насущной необходимостью для большинства разработчиков. При хоть сколько–нибудь серьезных объемах производства применение офисных комплектующих в платежных терминалах просто–напросто нерентабельно: уже через несколько лет стоимость обслуживания, ремонта и замены таких систем многократно превысит начальную экономию.

Инженерам, специализирующимся на системах повышенной надежности, прекрасно известно, что использование офисных комплектующих в неофисных приложениях есть тупиковый путь. С какой стати платежные терминалы должны стать счастливым исключением из этого общего и многократно проверенного на практике правила?

Для промышленных приложений нужно выбирать промышленные аппаратные средства. Поступая так, можно не только предотвратить волну отказов своих платежных терминалов, но также сохранить и упрочить положение на этом рынке, где, как и на любом другом, нужно дорожить своей репутацией и доверием клиентов. Ведь уровень технической грамотности растет и среди пользователей платежных систем. Недалек тот день, когда при покупке нового терминала заказчик не просто посмотрит на сумму к оплате, но и попытается понять, что именно он покупает, попросит продавца открыть терминал и объяснить, соответствуют ли паспортные характеристики его начинки параметрам условий эксплуатации, потребует отчета о поддерживаемых стандартах и примененных решениях частных фирм, озаботится наличием в терминале хрупких движущихся частей (жестких дисков) и т. п. Эффективные технические решения и оптимальные аппаратные средства, учитывающие специфику задач промышленного класса, придут в терминальную индустрию в любом случае, по воле разработчиков либо вопреки ей.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке