■ Trackpad . Это самая последняя из разработок, которая представляет собой плоскую поверхность, обладающую электромагнитной чувствительностью. Размером она 1x2 дюйма (около 2,5x5 см) и реагирует просто на скольжение по ней вашего пальца А постукивание пальцем означает щелчки кнопки мыши. У этих устройств большой потенциал, однако они весьма чувствительны к случайным прикосновениям, вызы­вающим нежелательные перемещения мыши, а также к влажности (и воздуха и пальцев), вызывающей непредсказуемое поведение указателя.

15.13 Батареи

Чаще всего пользователей портативных компьютеров беспокоит время автономной рабо­ты от батареи. И хотя способы управления энергопотреблением непрерывно совершенству­ются, потребности аппаратуры растут еще быстрее. Так, за последние два года эффектив­ность использования энергии была увеличена вдвое, но и мощность, потребляемая новыми процессорами и накопителями CD -ROM , возросла во столько же раз. Современный порта­тивный компьютер может 6-10 часов автономно работать от батареи.

Типы батарей

Существует четыре основных типа аккумуляторных батарей.

■Никель-кадмиевые (NiCd ). Эти батареи сейчас применяются редко, поскольку их жизнь коротка, да к тому же они весьма чувствительны к неправильным условиям за­рядки и разрядки. Пока батарея не используется, она очень долго сохраняет заряд, но если ее не полностью разрядить перед перезарядкой или зарядить слишком сильно, время ее жизни может существенно сократиться. Если после зарядки никель-кадмиевую батарею не использовать в портативном компьютере, а просто положить, то она теряет 10% заряда в первые 24 часа и затем приблизительно 10% в месяц. Эта батарея может выдержать более 1 500 циклов заряда/разряда.

■Никель-металлогидридные (NiMeH ). Эти батареи более дорогие, чем никель-кадмиевые, но и время их жизни процентов на 30 больше, к тому же они менее чувст­вительны к условиям зарядки и разрядки. Но, в отличие от никель-кадмиевых, они не могут так долго хранить заряд, находясь в неработающем состоянии, и не выдерживат такого большого количества перезарядок (около 500). Батареи NiMeH используют­ся в большинстве недорогих портативных систем.

■На ионах лития. Эти батареи сейчас являются индустриальным стандартом. Время их жизни более продолжительное, чем у двух предыдущих, их нельзя зарядить слишком сильно, и они прекрасно удерживают заряд в состоянии “покоя”. Батареи на ионах ли­тия обеспечивают достаточную мощность для работы самых современных и очень на­груженных систем. Но, в отличие от батарей NiMeH и NiCd , их можно использовать только в тех системах, которые специально разработаны для них. Если вы не хотите быть свидетелем пожара, не нужно помещать батарею на ионах лития в систему, рас­считанную на NiMeH и NiCd ! Эти батареи выдерживают более 1 000 циклов заря­да/разряда. Батареи на ионах лития наиболее дорогие из трех, поэтому обычно их ис­пользуют в самых мощных системах.

■Литий-полимерные. Этот тип батарей разрабатывается уже несколько лет, но на рынке до сих пор не появился. Литий-полимерные батареи могут быть выполнены в виде тон­ких плоских пластин, помещаемых с задней стороны LCD -экрана; они весят меньше, чем на ионах лития, а время их жизни процентов на 40 больше. Эти батареи выдерживают более 500 циклов заряда/разряда. Если такие батареи все же когда-либо появятся в ком­пьютерах, это будет очень значительным и крайне необходимым новшеством.

К сожалению, покупка компьютера с батареей на ионах лития еще не означает, что про­должительность ее жизни будет больше. Время автономной работы системы зависит от не­скольких факторов: от установленных в системе аппаратных компонентов, эффективного управления энергопотреблением со стороны системного программного обеспечения и от ем­кости самой батареи. Некоторые производители видят в переходе от батарей NiMeH к бата­реям на ионах лития возможность получить дополнительное пространство внутри корпуса. Они полагают, что, коль скоро ими используется более эффективная технология хранения энергии, можно сделать батареи поменьше и без ущерба для производительности.

Что касается разработки и внедрения новых компьютерных технологий, то здесь батареи оказываются позади всех остальных подсистем портативных ПК. Потребление энергии мо­бильными системами в последние годы растет с невероятной скоростью, и источники пита­ния едва за ними поспевают.

Производители пытаются решить эту проблему, устанавливая в компьютеры по две бата­реи. Для этого используются многофункциональные отсеки, которые позволяют заменить од­но из необязательных устройств, например накопитель CD -ROM , дополнительной батареей и тем самым удвоить время автономной работы.

15.14 Компьютерная периферия

Существует множество дополнительных устройств, которые выполняют необходимые (при определенных обстоятельствах) функции, но встраивать которые прямо в портативные компьютеры невыгодно или неудобно. Дополнительная аппаратура может понадобиться для многих даже самых обычных операций, выполняемых на портативных компьютерах. В сле- дующих разделах рассмотрены самые распространенные внешние устройства.

15.14.1 Внешние дисплеи

Очень часто для презентаций, проводимых перед самыми различными аудиториями, исп ользуются мощные лэптопы. Но даже для показа небольшой группе зрителей нужен экран, значительно превышающий размер экрана портативного компьютера. Поэтому в большинстве портативных систем имеется разъем для подключения стандартного VGA -монитора.

Пользователь может указать системе, на какой из мониторов он хочет выводить информац ию: на внешний, встроенный или на оба сразу; переключение режимов осуществляется или с помощью специальной комбинации клавиш, или через установки системной BIOS . И, если возможности видеоадаптера позволяют, можно даже использовать большее разрешение, чем у встроенной LCD -панели.

Если же аудитория настолько большая, что обычного настольного монитора тоже недостаточно, существует еще ряд возможностей разрешить эту проблему.

Прозрачные жидкокристаллические панели

Существуют жидкокристаллические дисплеи, подобные встраиваемым в портативные компьютеры, но не имеющие задней стенки; они фактически прозрачны. В них используются те же технологии и то же разрешение, что и в большинстве имеющихся на рынке экранов с активной матрицей. Обычно такую панель располагают перед проектором, и изображение проецируется на стену или большой экран. Эти панели предназначены не только для использования с портативными компьютерами и поэтому снабжены такими же кабелями, как и стандартные настольные мониторы.

Внешние дисплеи прекрасно подходят для проведения обучающих занятий и представлен ия различного рода информации, однако они не обладают той степенью глубины и насыщ енности цвета, которая способна сделать коммерческие презентации яркими и впечатляющими. И еще, качество изображения зависит от яркости лампы, используемой для его прое цирования на экран.

Сама жидкокристаллическая панель маленькая и легкая (чего никак не скажешь о проект оре). И если в здании, где проводится презентация, проектор есть, то привезти лэптоп и внешний экран не составит труда, в то время как разъезжать с собственным проектором едва ли кому-то понравится. В этом случае лучше обзавестись специальным LCD -дисплеем со встроенным проектором.

15.14.2 LCD -проекторы

Так называются устройства, сочетающие прозрачную жидкокристаллическую панель и проектор в едином блоке. Это устройство подключается к разъему VGA точно так же, как обычный монитор. Если в нем есть колонки, то они подключаются отдельным кабелем. Не все LCD -проекторы портативны, некоторые из них предназначены для стационарного исп ользования. Портативные модели различаются весом, конструкцией и яркостью ламп (измеряемой в люменах).

Для проведения конференций в небольшой комнате обычно достаточно устройства весом около 7 кг и яркостью в 300–400 люменов; в больших помещениях понадобится проектор на 500 и более люменов, весящий больше 10 кг. Изображения, создаваемые этими устройствами, гораздо лучшего качества, чем полученные при комбинации проектора и прозрачного экрана; к тому же использовать одно устройство вместо двух или трех гораздо удобнее. Стоит это удобство дороже, но если от качества презентаций зависит весь ваш бизнес, думаю, следует раскошелиться.

15.14.3 Телевизионный выход

Телевизионный выход используется для подключения портативного компьютера к обычному телевизору. Данные подаются на телевизионный выход (TV - out ) либо в североамериканском телевизионном стандарте NTSC , либо в европейском PAL , иногда компьютеры поддерж ивают оба стандарта. После подключения телевизора программное обеспечение позволит вам настроить картинку на экране. Современные видеоадаптеры и настольных и портативных компьютеров, как правило, имеют телевизионные выходы.

Кроме видеоадаптеров, функцию преобразования сигнала могут выполнять и выпускаемые некоторыми производителями внешние устройства, которые с одной стороны подключ аются к компьютерному порту VGA , а с другой - к телевизору. Эти устройства преобразуют цифровой сигнал VGA в аналоговый телевизионный сигнал стандарта NTSC или PAL .

Без сомнения, телевизионный выход - исключительно удобное решение, поскольку вы практически получаете изображение, ограниченное только размерами самого телевизора; и, если только вам не придется тащить телевизор с собой, весь набор презентационной техники ограничится одним портативным компьютером. К сожалению, по качеству изображения тел евизоры пока далеки от мониторов. Особенно это заметно, если изображения содержат много текста, как презентационные слайды и Web -страницы. Поэтому, прежде чем использовать компьютер с телевизионным выходом в качестве презентационного оборудования, тщательно проверьте, как он работает с различными телевизорами.

15.14.4 Стыковочная станция

Поскольку в настоящее время многие портативные системы могут практически полнос тью заменить настольные компьютеры, все большую популярность приобретают так называемые стыковочные станции (docking station ). Это настольное устройство, подключаемое к портативному компьютеру и содержащее блок питания, набор портов для подключения полн оразмерной клавиатуры и мыши, а также порты ввода-вывода и VGA -выход для стандартног о настольного монитора.

При стыковке клавиатура и дисплей портативного компьютера автоматически отключаю тся, а другие компоненты - процессор, память и жесткий диск (т.е. собственно компьют ер) - продолжают работать. Получается, что вы работаете на том же компьютере, но исп ользуете полнофункциональный настольный интерфейс. Стыковочная станция может со держать и многие другие компоненты, например сетевой адаптер, внешние динамики, дополнительный жесткий диск или накопитель CD - ROM , разъемы PC Card и устройство для перез арядки батареи.

15.14.5 Связь

Наиболее важной особенностью применения портативных компьютеров является возможн ость во время путешествий и поездок поддерживать модемную связь с домом или офисом. Сейчас все чаще в отелях и аэропортах устанавливаются телефонные розетки, предназначенные именно для этой цели, однако нередко бывает и так, что трудно найти, куда подключить свой модем. Но, к счастью, уже существуют продукты, позволяющие решить эту проблему.

Совсем недавно на рынке появились модемы связи GSM . Этот модем представляет собой простую карту PC Card с небольшой антенной. Следует отметить, что максимальная скорость такого типа модемов составляет 9 600 бит/ с.

Контрольные вопросы

1 Перечислите типы портативных компьютеров

2 Лэптоп (Laptop ).

3 Дайте характеристику компьютера Ноутбук (Notebook ).

4 Дайте характеристику компьютера Субноутбук (Subnotebook ).

5 Дайте характеристику компьютера Палмтоп (Palmtop ).

6 Опишите дисплеи портативных компьютеров.

7 Опишите процессоры портативных компьютеров.

8 Опишите память портативных компьютеров.

9 Опишите жесткие диски портативных компьютеров.

10 Охарактеризуйте периферийные устройства портативных компьютеров.

Список литературы

1 Мюллер, Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 14-е издание. : Пер. с англ.-М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1184 с.

2 Колесниченко О.В. Шишигин И.В. Аппаратные средства РС – 4-е изд., перераб. Доп. – СПб. : БХВ-Петербург, 2001.-1024 с.

3 Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2002. – М.:ОЛМА-ПРЕСС, 2002 – 920 с.

4 Бабич И.П., Жуков И.А. Компьютерная Схемотехника. Методы построения и проектирования: Учебное пособие, -- К,: «МК- Пресс», 2004. – 576 с.

5 Гук м. Аппаратные средства I ВМ РС. Энциклопедия. – СПб.: Питер Ком. 1999. – 816 с.

персональных компьютеров:

настольные, портативные,

карманные.

Настольный ПК…………………………………………………………….3

Портативный ПК…………………………………………………………...4

Карманный ПК……………………………………………………………...9

Заключение…………………………………………………………………13

Выделяют три основных типа компьютеров: настольный, переносной и карманный. Ниже каждый из них рассмотрен в отдельности.

Настольный ПК

Н астольные ПК, поддерживающие одно рабочее место, составляют наиболее многочисленную группу персональных компьютеров, или микро-ЭВМ. До появления портативных ПК слова «настольный» и «персональный» были синонимами. Настольные ПК еще называют компьютерами для рабочего места или офисными компьютерами (хотя в настоящее время офисные ПК чаще называют рабочими станциями). Подавляющее большинство домашних компьютеров также являются настольными. И те, и другие имеют практически одинаковые характеристики: 32- и 64-разрядную архитектуру и шинную организацию системы, применяют стандартизованные аппаратные и программные средства.

Компании-производители предлагают множество различных моделей настольных персональных компьютеров, отличающихся как по мощности, так и по цене. Большинство настольных ПК относятся к двум большим группам: IBM-совместимые ПК и ПК Apple Macintosh. Компьютеры из этих групп не совместимы друг с другом, то есть полностью или частично не способны использовать аппаратные средства и программные продукты друг друга.

Настольные ПК, ориентированные на широкий круг потребителей, являются безусловными лидерами продаж в компьютерной отрасли, так как при небольшом размере и доступной цене их возможности в большинстве случаев оказываются достаточными для решения самых разнообразных задач в офисе, на производстве, в быту.

Настольные ПК имеют системный блок, содержащий источник питания, материнскую плату с процессором, жесткий диск, дисководы, монитор, клавиатуру, мышь. К ним могут подключаться факс, модем и другие внешние устройства, например аудиоколонки. В некоторых моделях домашних ПК системный блок с монитором собраны в едином корпусе (Apple iMac, Acer Aspire, Compaq Presario).

Офисные ПК предназначены главным образом для работы в сети и поэтому имеют поддержку удаленного конфигурирования. Домашние ПК, не предназначенные для работы в сети, поддерживают коммуникации через Интернет. Различаются они и набором дополнительных возможностей. В руководстве «PC 99 System Design Guide» (http://www. microsoft . com/hwdev/pc99.htm), разработанном группой компаний во главе с Microsoft и Intel, приводятся технические требования к настольным домашним (Consumer) и офисным (Office) ПК конца 1990-х.

Портативные ПК

Требования к переносным компьютерам сильно отличаются от требований к настольным персоналкам: они должны быть мобильными, иметь небольшие габариты и вес, а также возможность автономной работы без подключения к сети питания. Кроме того, подобные системы должны обладать устойчивостью к вибрации и сотрясению, причем не только в выключенном состоянии, но и во время работы.

Эти требования приводят к необходимости изменения конструкции всех компонентов ноутбуков по сравнению с настольными компьютерами. В первую очередь это касается узлов, содержащих движущиеся детали: флоппи-дисководов, дисководов CD-ROM и жестких дисков.

Самым дорогим узлом ноутбука по-прежнему остается дисплей . В настоящее время практически все дисплеи ноутбуков выполняются на основе жидкокристаллических панелей. Цветные жидкокристаллические дисплеи бывают двух типов: с активной матрицей и с пассивной . Если сравнивать изображение экрана блокнотного компьютера с тем, что способен обеспечить настольный монитор с электронно-лучевой трубкой, то в случае пассивной матрицы предпочтение придется отдать настольному варианту: жидкокристаллический дисплей проигрывает буквально по всем показателям, кроме, разумеется, компактности и энергопотребления. Активные матрицы, напротив, при равном разрешении создают более четкое и резкое изображение, чем электронно-лучевые трубки, не страдают характерной для пассивных жидкокристаллических дисплеев инерционностью и свободны от присущего кинескопам мерцания, вызывающего утомление глаз. На сегодняшний день в ноутбуках уже используются активные матрицы, поддерживающие разрешение 1024х768 пикселов. Они, вне всякого сомнения, были бы реальной угрозой для традиционных мониторов, если бы не их цена, которая пока остается слишком высокой для массового рынка.

В качестве источников автономного питания в ноутбуках используются аккумуляторные батареи , имеющие весьма ограниченную энергетическую емкость: обычно время непрерывной работы без подзарядки батарей составляет от полутора до четырех часов. Практически все компоненты, применяемые в переносных компьютерах, отличаются от стандартных пониженным энергопотреблением - это касается в первую очередь накопителей, дисководов и центральных процессоров, которые в последнее время все чаще становятся самыми «прожорливыми» узлами. Модули памяти для ноутбуков также отличаются от тех, что применяются в настольных ПК. Обычно они имеют несколько худшие показатели времени доступа, что сказывается на итоговой производительности, и иногда очень существенно.

Габариты и вес ноутбука могут иметь для пользователя очень большое значение. Здесь конструкторы переносных компьютеров сталкиваются с несовместимыми на первый взгляд требованиями. С одной стороны, современный ПК немыслим без таких устройств, как дисковод для гибких дисков, дисковод CD-ROM и достаточно емкий накопитель; с другой - все это должно влезть в компактный корпус, который можно положить в портфель. Кроме совершенно необходимых дисплея, процессорной платы и памяти, нужно предусмотреть еще и место для батареи аккумуляторов, без которой блокнотный компьютер теряет одно из важнейших своих достоинств - автономность. Таким образом, в самых компактных ноутбуках места для типичного набора периферии может не хватить, и изготовитель оказывается перед выбором: либо пожертвовать одним из устройств (чаще всего дисководом, сделав его выносным), либо пойти на заметное увеличение габаритов и веса изделия. К очень перспективным способам решения такой проблемы относится использование модульной конструкции. В этом случае при наличии аккумуляторной батареи возможна установка одного из двух периферийных устройств - флоппи-дисковода или привода CD-ROM, а при снятии батареи (что делает невозможной работу вне непосредственной близости от источников питания) - обоих дисководов одновременно. Пользователь получает полную свободу выбора конфигурации, а ее изменение производится за считанные минуты.

В последнее время изменилась конструкция манипуляторов курсором мыши для ноутбуков. Раньше самым распространенным таким устройством был трекбол - своего рода перевернутая мышь. Он был довольно удобен, однако его надежность оставляла желать лучшего, особенно в дорожных условиях, где риск загрязнения поверхности шара манипулятора выше, а возможностей прочистить его меньше, чем при стационарной эксплуатации. Это привело к тому, что сейчас трекболы практически не применяются в переносных компьютерах. На смену им пришли сенсорные планшеты touch - pad , представляющие собой почти прямоугольные панели размером приблизительно 5х6 см. Они обладают очень высокой чувствительностью, и при их использовании требуется несколько большее внимание, чем при работе с обычной мышью или трекболом.

Клавиатуры ноутбуков всегда менее удобны, чем у настольных компьютеров, - это связано с небольшой площадью рабочей панели компьютера, на которой можно расположить клавиши. Сегодня не существует единого стандарта на раскладку клавиатур в ноутбуках, поэтому разные производители размещают клавиши по-разному. В ряде ноутбуков, и особенно часто в моделях зарубежного производства, применяется так называемая слепая русификация клавиатуры: русские и латинские буквы нарисованы одним цветом и отличаются только своим расположением на клавише. Большинству пользователей это крайне осложняет работу с компьютером.

Работая в операционной системе Windows 95, пользователь может просто открыть соответствующее окно и посмотреть на уровень разрядки аккумуляторов . В самых простых моделях диагностика этим и ограничивается. В более совершенных предусмотрен также вывод такой информации на дополнительный миниатюрный жидкокристаллический дисплей или другие средства отображения информации, например светодиоды. Некоторые модели позволяют при необходимости оценить состояние батарей даже без включения компьютера.

При исчерпании запаса энергии в аккумуляторах ноутбуков происходит их аварийное выключение, что можно уподобить неожиданному отключению настольного компьютера от сети. Чтобы сделать это отключение не столь неожиданным и дать пользователю возможность принять превентивные меры, практически во всех компьютерах типа notebook предусмотрены средства своевременного предупреждения об иссякании запасов энергии в батареях. Как правило, это повторяющийся звуковой сигнал, иногда сопровождаемый миганием светодиодов. В ряде компьютеров применяются более радикальные меры для защиты данных пользователя: по достижении определенного уровня разрядки батарей автоматически выполняется принудительное отключение компьютера с предварительным сбросом его состояния на жесткий диск. Когда пользователь вновь зарядит батареи или возобновит работу уже от внешнего источника питания, компьютер в точности восстановит свое состояние на момент отключения.

Существует несколько классов мобильных промышленных компьютеров, и собственно ноутбуки - только один из них. Эти компьютеры ориентированы на области применения, где условия эксплуатации не являются очень жесткими, но существенно отличаются от офисных. Сюда, например, можно отнести профессиональную деятельность медицинских работников, журналистов, технологов промышленных предприятий и других мобильных пользователей. В настоящее время собственно ноутбуки являются самым распространенным типом мобильных промышленных компьютеров. В чем же их особенности по сравнению с офисными моделями?

Начнем с самого заметного. В лучших машинах этого класса используется не пластмассовый, а литой металлический корпус. Это позволяет решить сразу несколько проблем.

Во-первых , такой корпус в сочетании со специальными методами крепления внутренних компонентов обеспечивает очень высокую механическую прочность ноутбука.

Во-вторых , приклеивая процессор непосредственно к корпусу, удается оригинально и очень эффективно решить проблему его охлаждения.

В-третьих , прикрепляя литые детали корпуса друг к другу на «силиконовых» уплотнителях, удается обеспечить высокую степень защиты от неблагоприятных внешних воздействий.

В-четвертых , применение цельнометаллического литого корпуса позволяет решать проблемы защиты от радиационных, электромагнитных и электростатических воздействий. Это сводит к минимуму собственные электромагнитные излучения ноутбука.

Уже несколько лет подряд фирма Toshiba по оценкам разных аналитиков и экспертов считается первой на мировом рынке ноутбуков - и по объемом продаж, и по техническому уровню выпускаемых ПК-блокнотов. На рынке России мобильные компьютеры с этой маркой можно встретить гораздо чаще, чем ноутбуки с маркой IBM, Hewlett Packard , Compaq, Acer и даже с маркой Rover Book, самой популярной среди местных покупателей из-за их относительной дешевизны при хороших технических данных. Результаты разных опросов и обзоров отечественного рынка упорно показывают, что ноутбуки Toshiba в последние четыре года по числу предложений об их продаже прочно удерживают первое место, занимая по этому показателю от 25% до 35% рынка.

Даже самые непритязательные модели фирмы Toshiba Satellite 2130CTD или Satellite 2150CDT, пользовавшиеся ажиотажным спросом в начале 1996 года среди отечественных покупателей, верно служат своим владельцам , позволяя обрабатывать тексты, электронные таблицы, совершать прогулки по Internet, редактировать графику - т. е. в качестве так называемых «рабочих лошадок» они способны выполнять большой объем работы на компьютере без сбоев и отказов.

Тщательный анализ запросов пользователей и оперативный выпуск моделей ПК-блокнотов, отвечающих потребностям покупателя, - вот, пожалуй, одна из основных линий поведения фирмы на рынке, обеспечивающая ей лидерство.

Возможности даже самых «простых» ноутбуков Toshiba за последние годы возросли настолько, что модели, бывшие тогда high-end, на порядок уступают теперешним «средним». И к заслугам фирмы нужно отнести то, что процесс столь коренного обновления семейства ПК-блокнотов со своей маркой она провела быстро, хотя и небезболезненно.

Классификация портативных компьютеров

Первые портативные компьютеры, выпускавшиеся компанией Адама Осборна, назывались Portable и весили около 10 кг. При весе 4-5 кг они стали называться «наколенными» (Laptop). «Похудев» еще на пару килограммов, подобные машины стали называться ноутбуками (Notebook - записная книжка), а их облегченные варианты - субноутбуками (Subnotebook).

Наиболее распространенными портативными компьютерами являются ноутбуки и субноутбуки. Граница между ними весьма условная. Обычно считают, что вес ноутбука колеблется от 2,2 до 4,5 кг, а субноутбука - от 0,9 до 2,7 кг. Габаритные размеры ноутбука составляют обычно 50х279х215 мм, а субноутбука - 38х254х190 мм. Размер матрицы экрана современного ноутбука бывает от 11,3 до 15 дюймов, а субноутбука - от 6,4 до 11,3 дюйма. Ноутбук обычно превосходит субноутбук по максимальному размеру устанавливаемой оперативной памяти и емкости винчестера, хотя все зависит от класса машины. Как правило, субноутбук имеет внешние приводы для флоппи-дисков и CD-ROM, в то время как у ноутбуков они обычно встроены. Основной операционной системой для ноутбуков и субноутбуков является Windows 95/98 благодаря ее способности распознавать установку и удаление устройств PC Card без перезагрузки машины, а также расширенным возможностям по управлению работой от батарей.

Карманные ПК

Н азвание «палмтопы» (Palmtop) закрепилось за классом карманных микрокомпьютеров, умещающихся на одной ладони. Такие компьютеры, вес которых не превышает одного фунта, называют также персональными цифровыми помощниками или электронными секретарями. Они удобны в путешествиях и деловых поездках, когда нет возможности использовать ноутбук.

Конструктивно палмтопы представляют собой две соединенные панели, которые могут складываться наподобие записной книжки. Обычный размер палмтопа - 20х10 см, толщина - 2-3 см. На одной панели располагается миниклавиатура, на другой - сенсорный экран. Для управления программами используется специальная перьевая ручка. Существуют образцы палмтопов, состоящих из одной панели, без клавиатуры.

Общими недостатками палмтопов вплоть до конца 90-х годов были собственный интерфейс, требовавший изучения, плохая совместимость с настольными компьютерами, слабые средства связи и неудобный ЖК-дисплей.

Положение изменилось после того, как в 1996 году компания Microsoft разработала операционную систему Windows CE, являющуюся по сути компактной версией Windows 95 для палмтопов. В комплект поставки операционной системы Windows CE входят сокращенные версии пакетов Word, Excel, браузер Pocket Internet Explorer. Внедрение Windows CE в значительной степени решает проблемы с интерфейсом и совместимостью палмтопов.

Ведущими производителями палмтопов являются фирмы Compaq, Hewlett-Packard, NEC, Philips, Psion.

За последние 9 лет (c 1993) в мире персональных компьютеров появился новый участник – персональный карманный компьютер (КПК). Большую роль в распространении этого вида техники сыграли устройства на базе платформы Palm , которая появилась в 1996 году.

на рисунке показан ручной компьютер присоедененный к настольному ПК с помощью приставки (крэдл).

КПК это обычный компьютер только с ограниченными ресурсами – питание, память, процессор, экран, средства вводы/вывода информации. Но основные требования для таких устройств это долгосрочность работы без перезарядки батарей, размеры, вес, удобность, надежность и быстрая обратная реакция на действия пользователя. Также подразумевается что для нормальной работы с этим устройством необходимо иметь обычный настольный компьютер (с операционной системой Windows, MacOS, Unix)

Самый первое название таких устройств - PDA (personal digital assistant ) - «персональный цифровой помощник», можно еще встретить название «ручной ПК», «наладонник». Под PDA обычно понимается устройство которое помещается в кармане, и может работать продолжительный срок от батарей, также это устройство должно обладать хотя бы функциями органайзера.

Органайзер – от слова «organize» - организовывать, планировать, устраивать формировать, приводить в порядок, (перев. с англ.) Органайзер это – устройство внешне напоминающее калькулятор, в которое можно вводить номера телефонов и адреса (есть клавиатрура), в нем есть часы и будильник. В советских странах такие устройства назывались Электронные записные книжки.

КПК подразделяются на:

1. Palm – или просто «Палмы» (ударение на «а»), самые первые из всех перечисленных.

2. PPC – (Palm-size PC) , это все то, что работает под управлением WindowsCE 2.0-2.1, выглядят как Palm.

3. HPC – (Handheld PC) КПК с маленькой клавиатурой, бывают с WindowsCE, EPOC32 .

4. Pocket PC –– (самые современные) мультимедиа КПК с WindowsCE 3.0, от PPC отличаются увеличенными ресурсами (память, процессор)

Palm являются самыми популярными и массовыми КПК, они появились в 1996 году и основное их назначение - это Органайзер присоединяемый к настольному ПК.

Палмы являются самыми лучшими органайзерами. Кроме того с Палма можно выходить в интернет, отсылать почту, Палм можно использовать как словарь и справочник, можно слушать музыку, читать книги, хранить в нем массивы данных, использовать его как диктофон, и играть в игры.

Сенсорный дисплей

Практически все современные Карманные компьютеры оснащены сенсорными дисплеями. С помощью специальной ручки (перо) пользователь тыкает в дисплей чтобы что-то сделать,

КПК Palm для пользователя

На рис.1 показан вид простого КПК (Карманный персональный Компьютер) под управлением ОС PalmOS 3.1 . Все модели КПК имеют свой неповторимый дизайн и поэтому размер и расположение кнопок может отличаться.

Пользователь работает с КПК при помощи Стилуса, он выполняет роль «мышки». Вся работа с PDA состоит из постоянного «тыканья» и «перемещения» Стилуса по 1 и 2 области (рис1).

Область 1 выполнят роль Дисплея, там можно видеть текущее приложение и все что с ним происходит, сейчас это приложение Applications. Область 2 выполнят роль клавиатуры (или пульта управления), там можно вводить текст, и управлять приложением. Слева находятся кнопки быстрого запуска калькулятора и поиск текста по всему КПК. Справа находятся кнопка «Выход» (верхняя) и кнопка «Меню» (нижняя), на них нарисована стрелка и пиктограмма меню, этими кнопками можно выходить из приложения, и заходить в меню приложения, это очень часто используемые кнопки.

Область 3 это кнопки для быстрого переключения на какое либо Приложение (выбирается пользователем), обычно это Текстовый Редактор, Календарь, Адресная книга или Планировщик заданий. Если приложение позволяет эти кнопки могут играть роль клавиатуры, кнопки «вверх», «вниз» используются для навигации по спискам, таблицам. Например в играх это кнопки управления.

КПК сегодня

На последок следует сказать несколько слов о тенденциях в мире Ручных Компьютеров. За последние 2 года (2000 – 2001) появились новые модели КПК с более мощными ресурсами и поддержкой мультимедиа и беспроводной связи, Сегодня мы наблюдаем изменение изначальной концепции Ручных Компьютеров: теперь это уже не «подсоединяемый органайзер», предоставляющий только базовые функции и возможность связи с ПК, а более или менее полноценный ручной ПК.

Можно даже сказать больше, термин Персональный Компьютер, который появился в 80х годах уже потерял свое первоначальное значение. ПК стали «общими»:

1) ПК на работе не является персональным т. к. он «рабочий» и вне работы человек не связан с ним и не может им воспользоваться.

2) Домашний ПК – это «семейный» компьютер, вся семья имеет к нему доступ, и опять же вне дома им нельзя воспользоваться.

3) Современный ПК обладает такими большими ресурсами, что его нет смысла использовать только для одного человека. ПК начали использовать как серверы – т. е. коллективное использование.

4) Пример персонального устройства которое неразлучно со своим хозяином – мобильный телефон.

А КПК как раз может стать тем самым Персональным Компьютером нового типа. Он может неразлучно находится только с одним человеком. Его можно повсюду брать с собой и работать с ним. КПК не сравним с Ноутбуком по размерам и времени автономной работы.

Заключение

В докладе были рассмотрены три основных вида персональных компьютеров: настольный, переносной и карманный.

Еще не так давно ноутбук признавался скорее предметом роскоши, чем полнофункциональным персональным компьютером. Это происходило главным образом из-за высокой стоимости, низкого качества жидкокристаллического дисплея и меньшей, чем у настольных компьютеров, производительности. Но за последние несколько лет ситуация сильно изменилась, и уже сегодня за 2000-2500 долларов можно приобрести вполне приличный ноутбук, приближающийся по своим возможностям к недорогим настольным системам.

Технологии развиваются и на смену ноутбукам приходят еще более компактные – карманные персональные компьютеры. Но пока что еще рано говорить об абсолютном преимуществе какого-либо вида персональных компьютеров.

Рынок карманных устройств при всей схожести аппаратных средств, применяемых для создания КПК, смартфонов и коммуникаторов, крайне неоднороден. Так что кризис продаж и соответственно технологический застой в одном сегменте далеко не означает, что та же ситуация будет иметь место в других.

Процессоры

Единственным вычислительным ядром, которое осталось на рынке процессоров для карманных устройств, на настоящий момент является ARM. Однако чипы на его основе производит множество компаний, что обуславливает довольно серьезные различия между ними. Надо отметить, что эти CPU значительно сложнее по конструкции, чем предназначенные для настольных систем. Помимо вычислительного ядра (причем ядер может быть и несколько) они содержат множество дополнительных контроллеров и компонентов, которые обычно выносятся в набор базовой логики или вовсе в модули расширения. В общем случае это, например, контроллеры памяти и экрана, блок управления энергопотреблением. Остальное сильно зависит от специфики микросхем конкретного производителя.

Главным событием на рынке можно считать то, что на рубеже 2005 и 2006 годов чипы, используемые в карманных устройствах, достигли тактовой частоты в 1 ГГц. Первым в этой гонке оказалась Texas Instruments. Но ответ от Intel в виде процессора семейства XScale с той же частотой последовал весьма оперативно, так что воспользоваться своим первенством TI не удалось. Впрочем, производители, причем не только карманных устройств, но и встроенных систем, пока не спешат устанавливать эти чипы в свои продукты. Для карманных помощников основным сдерживающим фактором является довольно высокое тепловыделение. Даже для чипов более скромной частоты тепловой режим часто бывает слишком напряженным. Ну а встроенные системы - просто сектор весьма и весьма консервативный, где не принято гнаться за последними новинками и более важны совместимость с унаследованными решениями и стабильность функционирования систем. Единственный сегмент рынка, где они могут в скором времени появиться, - планшетные ПК малого формата: спрос на них оказался заметно выше, чем предполагалось. Хотя и тут имеет место конкуренция с x86-платформами, например, от AMD и VIA, которые как по стоимости, так и по экономичности уже вплотную приблизились к тем, что используются в карманных устройствах. При этом еще есть возможность применять полнофункциональное ПО, что также немаловажно.

Надо отметить, что не только Intel и TI, но и другие участники рынка наращивали частоту своих процессоров. Так, новые чипы семейства S3C всё на том же ядре ARM выпустила Samsung, и они довольно быстро оказались востребованными благодаря невысокой цене и тепловыделению.

Платформы

Прошлый год ознаменовался возвратом интереса производителей к портативным игровым консолям и планшетным ПК на платформах, типичных для карманных устройств. Впрочем, оба эти класса можно объединить, поскольку аппаратно они практически идентичны, игровые консоли отличает лишь использование проприетарной программной среды и ряда других компонентов.
Надо отметить, что появление Nokia 770, который стал первым в этом ряду, было встречено довольно сдержанно. Попытки выпустить похожие устройства предпринимались и ранее, но большого рыночного успеха они не имели. Но этот планшет успеха добился, что оказалось неожиданным даже для самой Nokia. Тем более, что его, как говорится, «слепили из того, что было». Однако он оптимальным образом сочетал в себе массогабаритные характеристики, дизайн, удобство работы, возможность выбора ПО разного назначения и цену. И модель стала образцом для подражания. На момент написания этих строк вышло или по крайней мере было анонсировано около тридцати устройств от различных производителей, в основном корейских, тайваньских и китайских. Впрочем, добрая половина этих моделей базируется на платформе x86. Так что общими остаются лишь два момента: разрешение экрана и использование разных версий Linux.

Появлялись и довольно экзотические устройства. Так, например, в январе выпущена в продажу система, объединяющая в одном корпусе форм-фактора UMPC два компьютера - на архитектуре КПК и x86, каждый со своим набором ПО. Выбор той или другой системы определялся с помощью аппаратного переключателя. Предполагалось, что в том случае, если приоритетом является максимально длительная автономная работа, пользователь выберет загрузку в режиме КПК, а когда нужна функциональность настольных приложений, то x86-компьютер. Однако, похоже, конкуренции с UMPC, продажи которых начались чуть позже, данная система не выдержала, прежде всего потому, что была она существенно дороже Origami близкой конфигурации.

Но этим «гибридом» список экзотики не исчерпывается. Так, шведская компания LeapFrog выпустила устройство Fly Pentop Computer. Оно больше похоже на ручку, чем на КПК, но при этом обладает довольно внушительной функциональностью. Главной изюминкой данной системы является инновационное ПО распознавания рукописного ввода и речи. Пока Fly Pentop существенно уступает в функциональности КПК и смартфонам, но многие эксперты оценивают его перспективы довольно высоко.

Активизировались и создатели «электронных книг». В 2005 году такое устройство выпустила в продажу Sony, а в 2006-м - Philips. Надо отметить, что возможностью чтения документов их функциональность часто не ограничивается. Так, например, модель Philips позволяет также воспроизводить аудиофайлы и хранить рукописные заметки. Плюс ко всему ПО для чтения можно использовать в качестве интернет-браузера.

Видеосистема

В конце 2005 года на рынок была выпущена модель КПК Dell Axim X51v, оснащенная полноценным трехмерным ускорителем Intel 2700G. Несколько позже на рынке появились процессоры nVidia GoForce 5500 и ATI Imageon, а также устройства, где они использовались. Так, например, ATI Imageon применяется в HP iPAQ hx4700.

Помимо функций, ориентированных на трехмерную графику, данные чипы имеют аппаратную поддержку воспроизведения видео, в том числе сжатого. Скажем, гарантируется воспроизведение оцифрованного видео в форматах MPEG4 и Windows Media с частотой не менее 30 кадров в секунду. Имеется и целый ряд функций работы с обычной двумерной графикой, в частности, полноэкранное сглаживание, альфа-канал, удвоение и умножение пикселов. Кроме того, поддерживается выход на внешний дисплей. Таким образом, функциональность трехмерных ускорителей далеко не ограничивается играми. Тем более, что трехмерная графика вполне востребована и многоми бизнес-приложениями.

Появляется все больше устройств, позволяющих выводить изображение с КПК на внешний монитор, проектор, телевизор. К примеру, данная функция включена в последние модели некоторых телефонов Samsung. На выставке Taipei Telecom ‘2006 компания Spectec демонстрировала адаптер, позволяющий использовать любое карманное устройство с интерфейсом SDIO и microSD для проведения презентаций вплоть до разрешения XGA (1024Ч768). К моменту выхода журнала из печати данный адаптер уже должен будет поступить в продажу, в том числе и в России.

Накопители

В 2005 году появились карманные устройства, где штатно установлен накопитель на жестком диске. В феврале компания Sharp выпустила КПК серии Zaurus C3000. В июле к нему присоединились КПК Palm LifeDrive и смартфон Samsung SGH-i300, а уже в нынешнем году на рынок вышла модель Nokia N93. Впрочем, использовать НЖМД владельцы карманных устройств, причем не только цифровых ассистентов, но и, например, фото- и видеокамер или мультимедийных плейеров, могли и раньше: первые накопители с интерфейсом CF начали продаваться еще в конце 90-х. Однако цена их была высокой, а надежность и энергопотребление оставляли желать лучшего.

Были опасения - их, кстати, высказывал и автор этих строк, - что те же проблемы ждут и карманные компьютеры со штатно установленными винчестерами. Тем не менее никаких отрицательных последствий этот шаг не имел. Скорее наоборот, использование НЖМД увеличило быстродействие. Некоторые неприятности имели место только у пользователей КПК Palm LifeDrive, но они были связаны с проблемами в ПО, прежде всего с плохой обратной совместимостью с унаследованными приложениями. Однако такие же сложности преследовали и обладателей других КПК и коммуникаторов на платформе Palm, так что жесткий диск тут ни при чем.

Создатели устройств, призванных стать «киллерами» Nokia 770, часто идут еще дальше. Так, в спецификациях по крайней мере трех компьютеров предусматривается установка 1,8-дюймового НЖМД, используемого в субноутбуках и ряде «продвинутых» моделей мультимедийных плейеров вроде Apple iPod или продуктов компании Archos. Кстати, последние также можно рассматривать в качестве КПК, поскольку они имеют полноценную ОС на базе Linux и довольно богатый набор ПО.

По-настоящему массовой стала практика оснащения мобильных телефонов накопителями на базе флэш-памяти. Обычно в этом качестве применяется разработанный специально для таких устройств формат miniSD и microSD. А отсутствие карт внешней памяти для многих уже является признаком того, что устройство или относится к начальному уровню, или устарело.

Средства связи

Сегодня как основная тенденция отмечается постепенный переход к технологиям мобильной связи третьего поколения. Несмотря на то, что далеко не везде работает EDGE или CDMA 2000, смартфонов и коммуникаторов с их поддержкой становится все больше. И при этом все шире распространяется практика выпуска устройств, способных работать как в сетях GSM, так и в CDMA.

Компьютер - это, прежде всего, вычислительная машина. Потому интеграция этих устройств во многие девайсы в настоящее время уже никого не удивляет. Однако то, что все привыкли назвать словом "компьютер", на деле имеет полное название "персональный компьютер". А в последнее время набирает популярность даже "персональный портативный компьютер". Это значит "переносной", что определяет мобильность устройства.

Мобильность как цель портативности

ПК может быть портативным и настольным. Настольный ПК - это компьютер в полной сборке, представляющий собой взаимосвязанное оборудование, которое дает мощность и многофункциональность, но которое привязано из-за своей громоздкости к одному месту. Конечно, сейчас стараются выпускать как можно меньшие детали, тонкие дисплеи и мобильные беспроводные мыши, но все это все равно уступает по удобству переносным ПК. Портативный компьютер - это гораздо меньший размер и более емкий аккумулятор (ведь настольные, в свою очередь, всегда работают от сети и не нуждаются в долгой автономной работе). Однако это влияет на производительность таких устройств, которая становится меньше. Впрочем, вычислительные возможности некоторых портативных девайсов также весьма велики.

Три основных категории портативных компьютеров

• лэптоп;
• ноутбук;
• субноутбук.

Именно в такой классификации они представлены на рынке. Однако простые обыватели склонны путать эту терминологию, исходя из того, что они недостаточно разбираются в данной области. Иногда путаются и профессионалы, так как границы определения тех или иных устройств в определенную группу обозначены очень нечетко. Рамки обычно устанавливаются по размеру и весу девайса, также каждой из категорий присущи свои стандарты.

Лэптоп

Самый первый портативный компьютер - это лэптоп. Он представляет собой переносную вычислительную систему в самом ее первозданном, так сказать, виде.

Лэптоп - очень небольшое устройство. Если рассмотреть термин детально, что "лэп" переводится как "колени", что значит, девайс должен помещаться на этой части тела человека.

Понятия "ноутбук" и "лэптоп" тесно перекликаются между собой - например, гугл-переводчик упрямо воспринимает их как синонимы, хотя это не совсем так.

Основные особенности лэптопов

К характеристикам лэптопа можно отнести следующие:

• диагональ экрана должна составлять не менее четырнадцати, но и не более семнадцати дюймов;
• встроенные видеокарты обеспечивают высококачественную графику;
• большая, удобная и расширенная клавиатура;
• всегда есть (проще говоря - дисковод);
• емкость аккумулятора позволяет работать от него автономно три и более часов;
• легко заменяемые комплектующие (в случае поломки).

Все это приводит к тому, что хороший лэптоп становится полноценной заменой настольного ПК. Он - портативный компьютер, это не вызывает сомнений, но по производительности может соперничать и с непереносными устройствами.

Ноутбук

Ноутбук - от английских слов "ноут" ("заметка") и "бук" ("книга"). Представляет собой портативное устройство с высоким уровнем мобильности. Он тоньше и минималистичнее лэптопа, но из-за своей мобильности часто стоит так же или даже дороже.

Среди характеристик ноутбука:

• длительный срок автономной работы;
• простая графика;
• многофункциональность;
• диагональ экрана в пределах двенадцати-четырнадцати дюймов.

Это классическое разделение ноутбуков и лэптопов, которое в нынешнее время претерпевает изменения. Гораздо чаще можно встретить термины "ноутбук" и "нетбук". Для описания этой классификации отличительной чертой ноутбука называются его совмещенные комплекующие, а размеры экрана варьируются от четырнадцати до семнадцати дюймов (как у лэптопов).

Нетбуки

Нетбук - "бук" ("книга") для пользования Интернетом ("нет"). Обычно небольшой ноутбук, которого не превышает тринадцати дюймов, является нетбуком. Его производительность меньше, но автономная работа достигает большего количества часов. На нетбуке не будут полноценно работать ресурсоемкие программы, трудности будут возникать при работе с крупномасштабными таблицами и изображениями. В такие устройства не встраиваются приводы, а память (как оперативная, так и жесткого диска) имеет гораздо меньшее значение, чем у ноутбуков.

Зато нетбуки оснащают высококачественными сетевыми адаптерами, и их мобильность весьма высока: весят не более 1 кг и помещаются в обычную женскую сумочку, ведь они могут быть совсем маленькими - с диагональю экрана в 7 дюймов.

А все ли это портативные компьютеры?

Виды, описанные выше, не отражают всей ситуации на современном рынке. Не затронута тема планшетных компьютеров и смартфонов, а также потерявших свою распространенность КПК. Дальше речь пойдет именно о них.

Планшеты

Портативный планшетный компьютер принято называть просто планшетом. По внешнему виду отличительная черта - отсутствие клавиатуры как и замена основного функционального интерфейса полноразмерным сенсорным экраном.

Планшеты еще более теряют в производительности, чем нетбуки, однако автономное время работы их повышается. Несложно заметить эту пропорциональную зависимость.

У планшетов обычно есть достаточные мультимедийные возможности и выход в Интернет - на это направлен вычислительный потенциал устройства.

Известно также понятие планшетного ноутбука, к которому в помощь тачскрину все же прилагается клавиатура.

КПК

Карманный портативный компьютер был гораздо более популярен, когда смартфоны еще не заполонили рынок. Он представлял собой очень маленькое вычислительное устройство размером с сотовый. КПК жестко привязаны к своим ОС и в первые годы выпуска предназначались для использования в качестве органайзеров деловыми людьми. На данное же время смартфоны обладают той же или даже большей функциональностью, так что КПК потерял свою распространенность.

Смартфоны

Типы портативных компьютеров уже давно включают в себя смартфоны. Ведь они одновременно являются и КПК, и обычными мобильными телефонами. Мощные смартфоны обладают многофункциональностью, сравнимой со слабым нетбуком + дают возможность сотовой связи. По большей части такие девайсы выпускаются с сенсорным экраном, хотя есть и кнопочные модели.

Примечание: говоря о портативности вычислительных устройств, нужно упомянуть портативные программы для компьютера, то есть те, которые не требуют установки. Они чрезвычайно популярны для использования как раз на нетбуках, у которых на многое не хватает памяти и вычислительной мощи.

Пожалуй, ни один из интерфейсных разъемов не вызывал при своем появлении такого интереса и ажиотажа, как USB Type-C. И это не удивительно, ведь интерфейс обещает объединить передачу данных, питания и видеосигнала в одном разъеме. Интересно, что это похоже на повторение истории 20-летней давности, когда USB 1.0 позволил разрозненной электронике общаться друг с другом через интерфейс с единственным разъемом/кабелем, обозначив наступление новой эры коммуникаций. С тех пор USB стал одним из самых популярных интерфейсов в электронике.

Но, даже несмотря на то, что USB 2.0 существенно упростил подачу питания на электронные гаджеты, в путешествии мы до сих пор вынуждены таскать за собой множество различных зарядных устройств, поскольку ноутбуки, планшеты, телефоны, камеры и прочая персональная электроника - все имеет свои требования к питанию. Представьте использование только одного зарядного устройства для удовлетворения потребностей всех этих гаджетов! Стандартными средствами USB Type-C отдает в нагрузку до 15 Вт, а при добавлении поддержки USB Power Delivery (USB-PD), можно увеличить зарядный ток, подняв отдаваемую мощность до 100 Вт. Этого достаточно для большинства наших электронных игрушек. Учитывая все возрастающую энергоэффективность полупроводниковых кристаллов, надеюсь, в обозримом будущем нам больше не нужно будет возвращаться к этой проблеме.

Встроенные средства USB Type-C поддерживают стандарт USB 2.0 и стандарт USB 3.1 со скоростью передачи 10 Гбит/с, а USB-PD обеспечивает возможность работы в альтернативных режимах. Передача необработанного несжатого видеоконтента, например, данных дисплейного порта, в Type-C легко реализуется через одну из функций альтернативного режима. Перечень режимов USB Type-C приведен в Таблице 1.

Спецификацией USB Type-C вводятся новые, более миниатюрные, тонкие и надежные гнезда и штекеры разъема. Эти новые кабели могут подключаться к хосту или к устройству в любом направлении, сохраняя при этом традиционные для USB взаимоотношения хост-клиент. Разъем может вставляться в гнездо верхней стороной вверх, или наоборот («перевертыш»). За такую гибкость и простоту приходится платить некоторым увеличением сложности и стоимости системы. В то время как новая экосистема предоставляет больше возможностей для повышения выходной мощности, реализации альтернативных режимов, увеличения скорости передачи и многого другого, разработчики систем должны выбирать, какие из этих возможностей им действительно необходимы, чтобы сохранить общую стоимость системы в приемлемых пределах. Все эти факторы важны для поддержания положительного восприятия пользователем, к чему все уже так привыкли. С учетом целесообразности использования и стоимости реализации, для многих устройств скорости стандарта USB 2.0 и питания до 15 Вт вполне достаточно.

USB 2.0

USB 2.0 - это 4-проводный интерфейс с двумя линиями данных (D+, D-), одним общим контактом (GND) и одним выводом питания (V BUS). Интерфейс является полудуплексным и поддерживает три скорости передачи данных: низкую (low-speed, LS) 1.5 Мбит/с, полную (full-speed, FS) 12 Мбит/с и высокую (high-speed, HS) 480 Мбит/с. USB 2.0 устанавливает соединение типа точка-точка между хостом и устройством-клиентом (или хабом), где хост управляет шиной и обеспечивает подключенному устройству питание 5 В/500 мА по линии V BUS . Спецификация USB Battery Charging (BC 1.2) дает возможность получения дополнительной мощности, но за это придется заплатить большей сложностью и дополнительными аппаратными средствами. Перечень популярных разъемов USB 2.0 включает гнезда и штекеры типа A и типа B, а также их мини- и микро-версии.

USB On-the-Go (OTG) добавляет в интерфейс пятый вывод (ID) для микро- и мини-разъемов. Этот пятый вывод позволяет некоторым устройствам, например, мобильным телефонам, изменять свое назначение с клиента на хост и обратно. Они выступают в качестве клиента, когда подключены к ПК, и в качестве хоста при подключении различных медиа- и накопительных USB-устройств.

USB Type-C

Давайте рассмотрим USB Type-C более детально. На Рисунке 1 изображена кабельная вилка USB Type-C. При максимальных монтажных размерах, составляющих менее 3 мм в высоту и 8.4 мм в ширину, он может использоваться в таких ультра тонких устройствах, как ноутбуки и смартфоны.

Гнезда Type-C одинаковы и для систем клиента, и для систем хоста. Кабель Type-C имеет идентичные вилки на обоих концах, что делает его симметричным.

На Рисунке 2 показано назначение контактов розетки разъема USB Type-C. Организованный симметричным образом 24-контактный интерфейс включает четыре вывода для USB 2.0, восемь выводов (четыре пары) для SuperSpeed USB и два вывода для передачи аудио в альтернативном режиме. Кроме того, два вывода используются для конфигурирования каналов и коммуникаций USB-PD, четыре вывода для подачи питания (V BUS) и четыре вывода выполняют функции общего провода (GND). Подключение разъемов и кабельных сборок определено таким образом, чтобы дифференциальные пары SuperSpeed USB могли обеспечить скорость передачи данных до 20 Гбит/с. В то время как гнездо должно иметь все 24 вывода, кабельному разъему для Type-C USB 2.0 достаточно 12 сигналов, за счет чего снижается его стоимость.

В типичной реализации системы две линии D+ и две D- закорачиваются при помощи перемычек. За счет этого отпадает необходимость в мультиплексоре, обеспечивающем адаптацию к переворачиваемому штекеру. Для сигналов SuperSpeed USB соединение такой перемычкой не подходит из-за того, что для обеспечения целостности сигналов требуется наличие двух мультиплексоров 2:1 для приемника (Rx) и передатчика (Tx). Это соединение, возможно, содержит по одной микросхеме на каждой стороне интерфейса Type-C: одну на стороне хоста и одну на стороне устройства-клиента. При использовании альтернативного режима конфигурация мультиплексора усложняется и требует матричных коммутаторов.

Конфигурирование канала

Среди контактов интерфейса USB Type-C имеются выводы CC (Configuration channel - конфигурация канала), с помощью которых устанавливается USB-соединение между нисходящим портом (downstream-facing port - DFP) и восходящим портом (upstream-facing port - UFP). Порт DFP может использоваться в качестве хоста, а UFP - в качестве порта сопряженного устройства в традиционном определении портов USB. Функция CC используется в следующих целях:

• Обнаружение присоединения/отсоединения DFP и UFP;
• Установление ориентации вилки;
• Обнаружение взаимоотношений DFP-UFP в части обмена данными (хост-устройство) и питания (источник/потребитель). Без USB-PD, по умолчанию, DFP (источник) обеспечивает энергией UFP (потребителя), забирающего ток.
• Объявление (поставщик) или обнаружение (потребитель) тока в линии V BUS интерфейса USB Type-C.
• Изменение ролей подключенных устройств в отношении передачи данных и питания (только через USB-PD).

Даже притом, что розетка имеет два контакта CC1 и CC2, с помощью кабеля подключается только один провод CC. В то время как традиционные порты USB определяют отношения хост/устройство на основании механических характеристик розеток и вилок, в USB Type-C с одинаковыми разъемами на обоих концах DFP имеют на линиях CC резисторы, подтягивающие потенциал к высокому уровню, а UFP - к низкому (Рисунок 3). Обнаружение ориентации и подсоединения обеспечивается мониторингом напряжений, установленных на линиях CC.

Для того чтобы сообщать, какой ток может обеспечить DFP, он использует различные номиналы подтягивающих резисторов или источников тока. С противоположной стороны UFP узнает, какой ток он может потреблять, измеряя напряжение на подключенном к земле резисторе и сравнивая эти напряжения. Для интерфейса USB 2.0 без USB-PD возможны три настройки питания: 500 мА; 1.5 А; и 3 А при 5 В на шине V BUS .

Type-C также определяет порт DRP (Dual Role - двойная роль), который поочередно идентифицирует себя как DFP и как UFP до тех пор, пока не будет установлено стабильное соединение. Если DRP соединен с UFP или DFP, он начинает выступать в роли DFP или UFP, соответственно. Если вместе соединены два DRP, результат будет случайным, однако на него можно повлиять при помощи двух дополнительных функций: Try.SRC и Try.SNK. DRP с настройкой Try.SRC пытается установить соединение, выступая в качестве DFP (источника), а с настройкой Try.SNK - в качестве UFP (потребителя). Эти функции особенно важны в ряде систем для обеспечения осмысленных взаимоотношений между поставщиком и потребителем энергии, чтобы, например, DRP телефона не начинал заряжать DRP ноутбука. Для наилучшего восприятия пользователем всей экосистемы Type-C в целом очень важно, чтобы все подключенное оборудование выполняло в системе питания определенные роли. В Таблице 2 приводятся соответствующие настройки конечного автомата для данного продукта.

А сколько же будет достаточно?

Как уже упоминалось, USB Type-C без дополнительного протокола USB-PD может отдавать в нагрузку 15 Вт. Насколько же велика такая мощность - 15 Вт? Это в шесть раз больше, чем отдает стандартный USB 2.0, и в 1.5 раза больше, чем самый быстрый USB BC 1.2. Как быстро от 15 Вт может зарядиться мобильное устройство? В Таблице 3 приведены некоторые расчеты. В реальности время заряда зависит от множества различных факторов. Однако для простоты КПД в нашей иллюстрации принят равным 80%.

Достаточно ли зарядных возможностей USB Type-C в 15 Вт? Для большинства портативных устройств малой и средней мощности ответом будет, конечно же, «да», особенно, если принимать во внимание дополнительную стоимость и сложность реализации USB-PD.

Для некоторых приложений требуется передавать большие объемы данных и видео. От портативных гаджетов, однако, конечные пользователи очень много не ожидают. Наиболее часто порт USB мобильного телефона или планшета используется для передачи изображений, музыки и видео на ПК, или для синхронизации устройств. USB 2.0 обеспечивает пропускную способность 480 Мбит/с. Подсчитано, что с учетом всех накладных расходов, возможно получить скорость передачи данных 40 МБ в секунду, чего вполне достаточно для повседневного использования.

Обычно мобильные устройства выступают в роли DRP, чтобы иметь возможность быть потребителями энергии для зарядки аккумуляторов при подключении к ПК. И наоборот, при соединении с флеш-накопителем они могут выступать в качестве источника. Типовая реализация DRP в UBS 2.0 показана на Рисунке 4. Обратите внимание, что реализация системы остается практически неизменной при использовании контроллера CC, эмулирующего сигнал ID стандартного USB OTG. Важно также иметь в виду, что Type-C дает возможность мобильным устройствам выступать в двух ролях (хоста или клиента), равно как быть и источником, и потребителем энергии.

Порт USB 2.0 Type-C ноутбука или сетевого зарядного устройства, вероятнее всего, будет в ранге DFP, поставляющего мощность в интерфейс. Почему отдаваемая мощность порта USB 2.0 ноутбука равна 15 Вт? Ответ обусловлен общей стоимостью и энергетическим бюджетом системы с несколькими портами Type-C, так как не все из них могут быть полнофункциональными. Пример типовой реализации DFP приведен на Рисунке 5. Даже если порт не может исполнять обе роли, сигнал ID полезен для управления силовым МОП-транзистором.

На Рисунке 6 показана типовая реализация UFP. Это обычная конфигурация для внешних жестких дисков, некоторых мобильных телефонов, хабов восходящих портов USB 2.0, часов, аксессуаров и периферийных устройств.

Однокристальное решение для USB 2.0

Одним из устройств, которое может обеспечить однокристальную реализацию USB 2.0, является микросхема TUSB320 компании Texas Instruments. При использовании этого устройства преобразование существующего интерфейса USB 2.0 в Type-C оказывается не таким сложным, как это может показаться. Вы просто заменяете разъем, добавляете микросхему TUSB320 контроллера CC - и это почти все. С помощью этого устройства могут быть реализованы все конфигурации DRP, DFP и UFP, приведенные для примера на Рисунках 4-6, соответственно. Микросхема может быть сконфигурирована посредством портов ввода-вывода общего назначения. Использование I 2 C необязательно, однако дает доступ к некоторым дополнительным функциям, которые разработчики системы могут найти полезными. Чтобы сократить время реакции по сравнению с постоянным программным опросом, устройство формирует сигнала прерывания микропроцессора от аппаратного блока I 2 C. Извещение придет при любом событии, изменяющем состояние интерфейса хост-клиент.

Контроллер порта DRP обеспечивает логику CC и может быть сконфигурирован как DFP, UFP или DRP для портативных приложений.

Устройство изменяет свой статус, представляя себя в качестве DFP или UFP в соответствии со спецификацией Type-C. Блок логики CC отслеживает состояние выводов CC1 и CC2 с точки зрения полярности подключения подтягивающих резисторов, чтобы определить факт соединения с портом USB и его роль. В соответствии с установленной ролью, логика CC также объявляет или определяет величину отдаваемого по умолчанию тока - среднюю или высокую. Список поддерживаемых функций и режимов приведен в Таблице 4.