Портативные компьютеры

Введение 

Портативные компьютеры являются загадочным, неизведанным и  пугающим явлением современности. Ноутбуки, так очень часто называют портативные  или мобильные компьютеры имеют  особенности отличные от настольных компьютеров. Возьмем, к примеру, PC карты, дочерние карты или батареи. Требования, предъявляемые к чипсетам и графической подсистеме, так же отличаются от требований к настольным компьютерам.  

К сожалению, до сих пор ни одно сетевое или  бумажное компьютерное издание, не осветило всех особенностей современных портативных компьютеров. Это объясняется спецификой рынка портативной техники. До недавнего времени, покупая ноутбук, человек ставил перед собой конкретную задачу, которую необходимо было решить с помощью компьютера. Главным условием являлось использование его в любом месте и в любое время. При этом высокая цена на сами компьютеры, делала их практически не доступными и бессмысленными для компьютерных фанатов, готовых модернизировать свой настольный компьютер каждый раз, как только появляются деньги. Тот, кто может позволить себе покупку портативного компьютера, скорее всего не интересуется его начинкой, главное, чтобы поставленная задача была решена. 

Это конечно  правильно, однако существуют вещи, которые  просто необходимо знать перед покупкой портативного компьютера. Иначе Вы можете попасть в очень неприятную ситуацию. В этой статье мы попробуем выделить главные особенности современных портативных компьютеров, что поможет Вам правильно ориентироваться в современном мире компьютеров. 

Для начала мы попробуем определить различные рыночные сегменты, занимаемые портативными компьютерами.  

Мы опустим  рассказ о карманных компьютерах, т.к. этот сегмент является отдельным, большим направлением, которое требует  отдельного внимания к себе, и перейдем к рассмотрению непосредственно портативных компьютеров.  

Сегмент #1: All-In-One (все в одном) 

Этот сегмент  включает компьютеры, имеющие внутри себя все что может понадобиться для полноценной работы, включая  флоппи дисковод, жесткий диск и CD/DVD-драйв. Большинство таких ноутбуков имеют 12" дисплей, а самые продвинутые модели оснащены 14" дисплеями. Дисплей это один из наиболее дорогих компонентов портативного компьютера. На сегодняшний день существует несколько технологий производства ЖК-дисплеев. Наиболее продвинутой технологией является т.н. TFT (тонкопленочные транзисторы). TFT дисплеи предлагают намного лучшее качество и скорость чем дисплеи DSTN. Если Вы хоть раз посмотрите на DSTN дисплей и сравните его с TFT, то наверняка остановите свой выбор на более дорогой TFT модели.  

Вес таких компьютеров  составляет около 3кг со всеми установленными устройствами.  

Сегмент#2: Тонкие и легкие 

Вспомните, когда  Вы в последний раз использовали Ваш дисковод для гибких дисков? Если Вы имеете CD-ROM или сетевое соединение Вы вероятнее всего не будите нуждаться во флоппи дисководе.  

Тонкие и легкие портативные компьютеры имеют один, два диска внутри и весят меньше 2kg. Отсутствующий диск или дисковод в этом случае является опциальным устройством, которое подключается специальным кабелем. Дисплей и батареи добавляют основную составляющую к весу компьютеров, поэтому они были так же уменьшены. Так размер дисплеев уменьшен до 8.9" с максимумом 13" а батареи имеют меньшее число ячеек. Некоторые из ультра легких ноутбуков используют дисплее с разрешением 1024x480, что делает компьютер меньше в размере и весе.  

Сегмент #3: Мега ноутбуки  

Мега ноутбуки пришли на смену настольным компьютерам, идеально подходящие для небольшого и престижного high-end рынка. Такие  устройства максимально приближены к настольным компьютерам не только по возможностям, но и по размерам. Так, они оснащаются самыми большими дисплеями от 14" до 15" с разрешением SXGA+ 1400x1050 или UltraXGA 1600x1200.  Процессоры, устанавливаемые в такие компьютеры, обычно работают на частоте от 800Мгц, объем памяти не менее 256MB, иногда можно встретить беспроводная сеть, DVD и жесткий диск, объемом более 30GB. Такой компьютер больше подходит для работы в офисе или дома, однако для работы в походных условиях он не подходит, так как имеет большой вес.  

Особенности ноутбуков  

Как уже было сказано выше к ноутбукам предъявляются  несколько иные требования, чем к  настольным PC. Главным здесь является связанность и мобильность. PCMCIA, PC карты, MiniPCI и Audio/Modem карты помогают мобильным пользователям всегда иметь связь с внешним миром. Ni-Cad, Ni-MH и Li-Ion батареи наряду с технологией «smart-battery» обеспечивают необходимую мощность. Чипсет, используемый в портативном компьютере должен обеспечивать несколько опций сохранения энергии, а 3D производительность мобильных графических чипсетов менее актуальна, чем для настольных систем.  

PCMCIA и PC карты 

PCMCIA/PC карты были  установлены как стандарт для  расширения возможностей портативного  компьютера. Из-за пространственных  ограничений у разработчиков нет возможности добавить ISA или PCI слот в ноутбук.  

  

Type I = толщина 3.3mm  

  

Type II = толщина 5.0mm  

  

Type III = толщина  10.5mm  

В 1989 была основана международная ассоциация названная  «Personal Computer Memory Card», которая должна была заниматься установлением стандартов различных карт для мобильных компьютеров.  

В 1990 был выпущен PCMCIA 1.0 с форм-фактором Type I и Type II.  

В 1991-1994 были выпущены стандарты 2.0 и 2.1, которые учитывают  поддержку карт Type III.  

В 1995 был выпущен  стандарт PC карт, с напряжением 3.3V и  поддержкой DMA, 32-bit мастер шины и «Zoomed Video».  

Первые PCMCIA карты  представляли собой модемы и платы  памяти. В настоящее время Вы можете получить PCMCIA 56k модемы, с поддержкой ISDN, GSM и LAN выполненные в форм-факторе Type I или Type II.  

Для соединения с внешними RJ11/RJ45 кабелями, PCMCIA платы  используют несколько способов. Один из них подразумевает т.н. «хвост».  

  

«хвост» подключается к PCMCIA плате с помощью тонкого  разъема. В то время как «хвост» гарантирует небольшую толщину карты, это решение является очень хрупким. Так если телефонный кабель свисает со стола, то вполне реально выдернуть его вместе с «хвостом» из PCMCIA платы, что может привести к разламыванию хрупкого разъема.  

Для решения  этой проблемы некоторые производители PC карт создают т.н. «Realport» карты.  

Эти карты выполнены  в форм-факторе Type III, занимая два  слота Type II или Type I. При этом они позволяют  напрямую подключить LAN/ Модем/ISDN кабель к карте.  

Увеличение производительности Cardbus 32bit делает гигантский шаг от старого  мира шины ISA к новому миру PCI. Конечно, модем не сможет извлечь выгоду от 32bit доступа, но 100Mb сетевая карта  воспользуется им по полной программе.  

Вместе с 32bit передачей данных, спецификация PC карт включает ZV (Zoomed Video) порт. ZV порт это двухточечный однонаправленный канал от PC карты к графическому и аудио чипу.  

  

С ZV портом PC карта  позволит Вам подключить камеру или MPEG2-декодер (DVD-карта) к вашему портативному компьютеру.  

Недавно Intel выпустила  два новых стандарта для мобильных  компьютеров, которые называются 'MiniPCI' для внутренних PCI карт и 'MDC' (мобильная  аудио/модем дочерняя карта). PCI слоты  слишком большие для ноутбуков, но имеется потребность в опциальных особенностях типа Ethernet LAN, token ring LAN или Bluetooth. MiniPCI карта обеспечивает гибкость, необходимую для реакции на изменения на рынке. MiniPCI и MDC стандарты позволяют решить проблему совместимости периферийных устройств для портативных компьютеров. 

MiniPCI

Спецификация MiniPCI определяют маленький форм-фактор дочерней карты для 32bit PCI шины, которая может  использоваться в портативных компьютерах, где не могут использоваться стандартные и маленькие PCI карты из-за механических ограничений. Ноутбук, оборудованный такой платой, может быть легко модернизирован. Но основным моментом является увеличенная гибкость в трансляции блоков портативного компьютера.  

Батареи 

Наиболее важной особенностью каждого портативного компьютера является его мобильность. Аккумуляторные батареи обеспечивают портативный компьютер необходимой  энергией. Как и все в IT бизнесе  здесь имеется несколько различных опций от дешевого и тяжелого к легкому и дорогому.  

Чаще всего  в портативных компьютерах можно  встретить следующие виды аккумуляторов:

Никель-кадмиевые (NiCad)

Никель-метал  Гидридные (NiMH)

Литий-Ионные (Li-Ion)  

Ni-Cad 

Ni-MH 

Li-Ion 

Енергитический удельный вес (W-Hr/kg) 

40 

60 

90 

Енергитический  удельный вес (W-Hr/l) 

100 

140 

210 

Напряжение 

1,2 

1,2 

3,6 

Время жизни (кол-во циклов) 

1000 

800 

1000 

Само разрядка 

15%/месяц 

20%/месяц 

6%/месяц 
 

Ni-Cad/Ni-MH  

Ni-Cad и Ni-MH батареи  заряжаются постоянным током. Во время зарядки контролируется напряжение и температура. Так же отслеживается превышение напряжения, которое обычно происходит в конце цикла зарядки. Ni-Cad и NiMH имеют подобное поведение на всем протяжении цикла зарядки, за исключением точки близкой к концу зарядки.  

  

Температура NiMH батарей поднимается быстрее, чем 1°C в минуту в момент когда батарея  достигает завершения цикла зарядки.  

Li-Ion  

Для подзарядки Li-Ion батареи используется постоянное напряжение.  

Во время зарядки напряжение сначала поднимается до максимального (в нашем случае 4.2V), после чего остается неизменным, в то время как зарядный ток медленно уменьшается. Как только ток достигнет порогового значения (80 mA в нашем примере) процесс зарядки останавливается.  

Если пользователь пожелает заменить Ni-Cad/Ni-MH батареи на Li-Ion, необходимо обязательно проконсультироваться с производителем, что бы выяснить, поддерживает ли зарядное устройство этот тип батарей.  

Помимо весовых  преимуществ Li-Ion батареи не имеют эффект памяти. Это состояние, когда батарея, заряженная до одного и того же состояния несколько раз. Батарея вырабатывает химическую память, запоминающую уровень зарядки и не позволяет производить полную зарядку. 

Единственный  недостаток Li-Ion батарей не любовь к низким температурам.  

Умные батареи 

Процесс зарядки, описанный выше, называется «немым». Пользователь должен сохранить все  данные прежде, чем «пустая» батарея  выключит ноутбук. Современный портативный  компьютер  может дать пользователю точное состояние батареи. Это достигается за счет т.н. умных батарей. Блок батарей содержит немного больше чем просто аккумуляторы и термо датчик, для обнаружения конца процесса зарядки.  

Эти батареи  используют двухпроводный интерфейс, названный System Management Bus (SMBus), который основан на операциях I2C.  

  

Устройства, подключенные к I2C/SMBus, могут обеспечить пользователя различной информацией, показывают текущее состояние, выдают сообщения  об ошибках. Могут принять параметры  управления.  

Когда ноутбук подключен к сети, зарядное устройство должно зарядить батареи независимо от того, включен ноутбук или нет.  

Intel 440MX – младший  брат 440BX 

I2C/SMBus поддерживается  всеми современными чипсетами.  Многие производители портативных  компьютеров используют чипсет i440BX в своих продуктах. Постоянным читателям MegaPlus.ру этот чипсет хорошо известен, использованием в системных платах для настольных компьютеров. Но существует также фактически неизвестный чипсет - i440MX.  

Наиболее важным для проектировщика портативного компьютера является возможность разместить как можно больше на меньшем пространстве. Чипсет BX использует два физических чипа: северный и южный мост. i440MX включает эти два чипа в один.