Анализ и оценка портативных компьютеров и соответствующих операционных систем

Одним из главных достижений конца 90-х стала возможность доступа в Интернет по мобильному телефону, и в это же время были сделаны первые шаги по реализации беспроводных сетей. К этому времени у ноутбуков не только существенно увеличился объем оперативной памяти, повысилась скорость, и уменьшились габариты, но и, благодаря совершенствованию технологии сенсорных панелей, позволяющих значительно повысить качество управления курсором, ими стало гораздо проще пользоваться.

На заре нового тысячелетия в мире мобильных устройств настала эпоха мультимедиа, и на рынке появляются модели, оснащенные приводами DVD, стал доступен не только просмотр мультимедийных приложений, но и их создание. В некоторых новых моделях появились встроенные Web-камеры, что позволило одним нажатием кнопки посылать со своего ноутбука изображения, отснятые в любой точке мира.

В 2001 году тема сетевого взаимодействия мобильных устройств была по-прежнему актуальна, а большая часть новых разработок имела отношение к беспроводным сетям, которые займут место прежних сетей, объединяющих настольные ПК, и станут для ноутбуков столь же «обязательной» и гибкой технологией.

Благодаря приходу эпохи беспроводных сетей, основанных на технологии Bluetooth, совершенствованию мультимедийных приложений, дальнейшему прогрессу в технологиях дисплеев, систем хранения, аккумуляторных батарей и процессоров пользователи ноутбуков могут буквально носить свой офис с собой.

Современные  ноутбуки на новых процессорах намного совершеннее своих предшественников, они оснащены гораздо более мощными видеокартами, жесткими дисками большой емкости, большими экранами и новейшими средствами мультимедиа.

 

1.2 Классификация и возможности современных ноутбуков

 

Современный ноутбук - это вершина инженерной мысли в проектировании сложнейших вычислительных устройств. Если в начале своего появления основной проблемой в проектировании ноутбуков было размещение в миниатюрном корпусе миниатюрных компонентов ноутбука (системной платы, процессора, дисковых накопителей и др.), то сейчас ситуация стала несколько иной. Миниатюризации всех компонентов ноутбуков привели к тому, что конструкция их стала достаточно совершенной и даже унифицированной. Большинство ноутбуков стали похожи друг на друга -- это плоский корпус с клавиатурой и графическим манипулятором (тачпэдом) и крышка, выполняющая роль дисплея. На рисунке 3 изображен стандартный вид открытого ноутбука.

Рисунок 3 Вид открытого ноутбука

(1-ЖК-дисплей; 2 - Защелка крышки ЖК-дисплея; 3 - Кнопка включения питания; 4 - Индикаторы состояния системы; 5 - Клавиатура; 6 - Указательное устройство; 7 - Встроенный микрофон;

8 - Кнопки сенсорного планшета; 9 - Дисковод гибких дискет; CD-ROM Дисковод; 10 - Гнездо для замка безопасности системы Kensington; 11 - Стереодинамики; 12 - Шарниры дисплея)

 

Тем не менее, ноутбуки принято делить на четыре основные категории:

-дорогие презентационные ноутбуки предельно высокой производительности, использующие наиболее мощные мобильные микропроцессоры и экраны дисплея большого размера;

-мультимедийные ноутбуки умеренной стоимости, отличающиеся от презентационных менее мощными процессорами и меньшим количеством технических приспособлений;

-облегченные ноутбуки малого веса (до 1 кг) для пользователей, которые вынуждены постоянно носить их в своих портфелях и дипломатах;

-специальные ноутбуки для работы в тяжелых условиях (военного назначения, промышленные, с прочным корпусом и влагонепроницаемые).

Характеристики ноутбуков довольно быстро улучшаются. Примерные их значения для указанных выше первых трех классов ноутбуков представлены в Таблице 1, где наглядно видно, что четкой границы между ноутбуками разных классов нет.

Таблица1

Основные характеристики современных ноутбуков

Категория	1	2	3
Основное назначение ноутбука	Замена мощного настольного корпоративного ПК, профессиональная работа в офисе и дома, сложные презентации, видеомонтаж, работа с мультимедиа.	Замена обычного настольного ПК, работа дома и в офисе, простые презентации. Работа с мультимедиа.	Подготовка документов, работа в транспорте, скромные возможности мультимедиа.
Масса	3-5 кг	2-3,5 кг	1-2 кг
Размер дисплея	15-17 дюймов	12-15 дюймов	8-12 дюймов
Тип процессора	Pentium 3, Pentium 4, Athlon XP	Pentium 3, Celeron, Duron	Pentium 3, Celeron, AMD K6, Duron
Жесткий диск	30-40 Гбайт	6-15 Гбайт и выше	6-15 Гбайт и выше
НГМД	Есть	Есть/Нет	Нет
DVD или CD-ROM	Встроенный DVD	Встроенный или внешний	Внешний
Модем	Встроенный	Встроенный или внешний	Встроенный или внешний
Сетевой адаптер	Встроенный	Встроенный или внешний	Встроенный или внешний
Время питания от батареи	2-3 часа	2-5 часов	3-8 часов
Стоимость	3000-6000$	800-3000$	1400-3000$

 

К сожалению, независимо от того, к какой категории  принадлежит ноутбук, существуют две проблемы, которые беспокоят как разработчиков, так и пользователей - это автономное питание от аккумуляторов и экран дисплея ноутбуков.

Ноутбук -- это переносной компьютер и нужно, чтобы он мог работать не только от сети, как настольный ПК, но и в автономном режиме. Именно это делает ноутбук особенно привлекательным -- с ним можно работать в любом месте квартиры, даже если нет розетки сети, его можно взять с собой в дорогу. Аккумуляторы ноутбука выполняют и еще одну важную функцию -- они служат источником бесперебойного питания. Немалое внимание уделяется и экономичности ноутбука в затрате энергии аккумулятора,  Таблица 2 наглядно иллюстрирует, куда уходят ватты электроэнергии при работе современных ноутбуков.

Таблица 2

Потребление энергии узлами ноутбуков при различных видах работы

	Централь-ный процессор	Графи-ческий процес-сор	Другие компоненты	Потребляемая системой мощность	Время работы от аккумулятора (70 ампер-часов)
ОС Windows в холостом режиме	3 Вт	1 Вт	14 Вт	18 Вт	3:53
Офисные приложения	4,5 Вт	1,3 Вт	15 Вт	20,8 Вт	3:22
Работа с DVD-дисками	7  Вт	2,5 Вт	17 Вт	26,5 Вт	2:38
Компрессия видеоизображений	15 Вт	3 Вт	18 Вт	36 Вт	1:57
Системы автоматизированного проектирования (CAD)	15 Вт	5 Вт	18 Вт	38 Вт	1:50
Приложения DOC	15 Вт	8 Вт	18 Вт	41 Вт	1:42
Игры	36 Вт	8 Вт	20 Вт	64 Вт	1:06

 

Из этой таблицы следует, что больше всего ноутбук потребляет электроэнергии во время игр и компрессии изображений. Так же как и при выполнении различных программ автоматического проектирования -- CAD-программ и приложений, широко используемых инженерами и научными работниками. При играх даже мощной батареи с емкостью 70 А/ч едва хватает на час работы. Отсюда можно сделать вывод, что пока энергетическая экономичность ноутбуков - скорее миф, чем реальность.

Автономность питания ноутбуков обеспечивается  необходимостью применения аккумулятора. В ноутбуках применяются самые совершенные аккумуляторные батареи с напряжением примерно от 9 до 21 В и большой емкостью -- нередко десятки А/ч. Но даже в этом случае  микропроцессоры и прочие узлы ноутбука ограничивают время его работы двумя-тремя часами. Тогда как вес аккумуляторной батареи доходит до 1/3, а иногда  и 1/2 от веса ноутбука.

Благодаря появлению массы мобильных устройств (радиоприемники, плееры, мобильные и карманные компьютеры и т. д.) в мире появилась мощная промышленность по производству химических источников электроэнергии. О перспективах выпуска таких источников говорят данные, представленные в виде диаграммы (рисунок 4)

Рисунок 4 Перспективы выпуска химических источников электропитания

 

К сожалению, источники электроэнергии развиваются очень медленно, и основные надежды возлагаются на новые материалы для аккумуляторов.

Мощные кислотные аккумуляторы (как в автомобилях) в ноутбуках не применяются -- они слишком тяжелы, а выделяемая при разрушении корпуса кислота опасна для электроники ноутбука и для его владельца. Никель-кадмиевые и даже металлогидридные аккумуляторы в современных ноутбуках тоже не применяются уже давно, так как имеют малую удельную емкость. Основной тип аккумуляторов - это литий-ионные (LiIon) аккумуляторы, которые имеют умеренную емкость и сотни циклов заряда/разряда. Есть определенные надежды на то, что применение новейших аккумуляторов на основе метанола позволит получить время автономной работы классических ноутбуков более 8 часов.

Другая проблема при конструировании ноутбуков - это плоский экран. Обзор имеющихся на рынке ноутбуков показывает, что эта проблема на данный момент уже успешно решена. Таблица 3 иллюстрирует успехи в создании дисплеев с плоскими экранами для ноутбуков.

Таблица 3

Характеристики дисплеев с плоским экраном для ноутбуков

	XGA	WXGA	UXGA	WUXGA
Размер экрана	14,1”	15”	15.4”	17”
Разрешение	1024х768	1280х800	1600х1200	1920х1200
Обновление изображения	188 МБ/с	246 МБ/с	460 МБ/с	560 МБ/с
Мощность	150 мВт	200 мВт	85 мВт	350 мВт
Мощность подсветки	3,5 Вт	4 Вт	4 Вт	5 Вт

 

К сожалению, некоторые проблемы с экранами ноутбуков остаются - это малый угол обзора, повышенная инерционность, невысокая глубина цвета. Экраны пока потребляют большую мощность, и потребление мощности растет пропорционально диагонали дисплея. В последнее время в некоторых ноутбуках начали применять сенсорные экраны, чувствующие прикосновение специальной палочки - стило, но подобные экраны, скорее, принадлежность карманных компьютеров с маленьким экраном и мобильных планшетных ПК класса Tablet PC.

 

1.3 Конструкция классического ноутбука

 

Как уже отмечалось, большинство ноутбуков разных фирм похожи друг на друга и между ними имеется больше сходства, чем различий. Поэтому для рассмотрения составляющих ноутбука, рассмотрим  модель фирмы Acer Aspire серии 1400 (рисунок 5) -- это мощный мультимедийный ноутбук, мало в чем уступающий настольному ПК.

 

Рисунок 5 Ноутбук Асеr Aspire серии 1400

 

Такой ноутбук относится к категории «все в одном». И имеет следующие отличительные особенности:

-три шпинделя -- накопители на жестком и гибком дисках и DVD/CD- RW;

-встроенные модем и сетевой адаптер;

-полноразмерная клавиатура;

-сенсорная панель;

-независимые клавиши управления мультимедиа функциями;

-доступная цена;

-операционная система (в данном случае локализованная Microsoft Windows XP Professional)

Для подключения внешних устройств и расширения ноутбука имеются:

-два разъема PCMCIA;

-разъем для подключения адаптера переменного тока;

-ECP/EPP параллельный порт;

-порт для подключения внешнего монитора;

-линейный вход/линейный выход/вход для микрофона;

-R3 45 порт локальной сети;

-RJ 11 модемный порт;

-3 USB-порта.

-S-Video TV-выход (NTSC/РАI.).

Коммуникационные возможности поддерживаются:

-встроенным сетевым адаптером 10/100 Мбит/с

-встроенный факс-модем 56К ITU V.90

Габариты, вес и питание:

-для модели с 14-дюймовым дисплеем: 329 х 279 х 42.3/52,8 мм; 3 5 кг (для модели с 15-дюймовым дисплеем: 335 х 295 х 42.3/52,8 мм; 3,7 кг)

-литий-ионный батарейный блок с мощностью 87 Вт;

-адаптер переменного тока 100 -- 240 В, 90 Вт (время непрерывной работы от батарей при использовании ACPI не менее 3 часов)

Ноутбуки Aspire серии 1400 могут составить основу домашнего мультимедийного центра. Они прекрасно подходят для прослушивания музыки с внешними акустическими устройствами и усилителями, для просмотра и обработки цифровых фотографий и для просмотра видеофильмов video-CD, CD-ROM с файлами МР4 и дисков DVD. Большая вычислительная мощность процессоров Pentium 4 позволяет использовать эти ноутбуки вместо куда более громоздких настольных ПК. В том числе для работы с такими мощными программными средствами, как офисные программы, системы компьютерной математики, системы автоматического проектирования (САПР/CAD) и математического моделирования.