Анализ и оценка функциональных возможностей портативных компьютеров и соответствующих операционных систем

  2.5 Классификация и возможности современных карманных компьютеров

  Существуют  следующие основные типы КПК:

  -клавиатурные  карманные компьютеры на базе  операционных систем ТPOC и Windows СЕ (рис. 6);

  Рис. 6  Клавиатурный КПК

  -Palm-подобные  КПК на основе операционных  систем Palm OS 3.5/4.0/4.1;

  -вьюверы, электронных документов класса Pocket Viewer (они же электронные записные книжки);

  -специальные  типы КПК, например, коммуникаторы  — сотовые телефоны, объединенные  с клавиатурными КПК, компьютеры  на базе новых операционных систем Linux и др.

  КПК рассматривается как своеобразная рабочая станция, позволяющая эффективно планировать и использовать свое время, к тому же, КПК быстро превращаются в центр развлечений (игры, музыка, чтение книг) и в мощное средство телекоммуникаций.

  С помощью разъемов последовательных шин RS-232 или USB,  КПК подключается через подставку  «крэдл» к настольному ПК или ноутбуку и может синхронизироваться с ним. Под синхронизацией подразумевается процесс выравнивания содержимого некоторых папок с файлами, расположенных в памяти КПК и на настольном компьютере. Для синхронизации требуется специальное программное обеспечение, обычно входящее в поставку КПК. Синхронизация при использовании шины USB происходит в несколько раз быстрее, чем при применении порта RS-232. Через крэдл или соединительный кабель загружаются программы и конвертируются файлы разных (у КПК и внешнего ПК) форматов.

  У современных КПК возможна и беспроводная связь по инфракрасному каналу или СВЧ-радиоканалу с помощью модуля беспроводной связи по радиоканалу Bluetooth. Есть и другие беспроводные интерфейсы, например, WiFi.

  С помощью карт расширения можно увеличить  объем памяти КПК и можно установить в него дополнительное устройства, например, модем, адаптер беспроводной связи или цифровую видеокамеру. Многие из таких устройств кардинально меняют функциональное назначение КПК. В настоящее время существуют два наиболее популярных типа слотов расширения – это конкурирующие Compact Flash (СF) и Secure Digital (SD). CF постепенно уступает дорогу более новому и совершенному Secure Digital (SD). Таким образом, подключаемые к КПК устройства по средствам слотов расширения так же делятся на два подразделения в зависимости от типа слота расширения.  Наибольшей популярностью на рынке аксессуаров для КПК  пользуются модули, которые призваны оснастить карманный компьютер средствами связи в стандарте GSM и  наделить их возможностью пакетной передачи данных, то есть GPRS, а  также Bluetooth и WiFi модули, внешние цифровые видео и фото камеры, возможности которых практически достигли профессионального уровня качества.

  Существуют  три главных недостатка, которые  могут поставить под вопрос практическое удобство КПК. Первым является соотношение  цена/удобство/производительность. Хороший КПК, с цветным дисплеем и возможностями мультимедиа, стоит сотни долларов США. Правда, стоит отметить, что уже сейчас КПК стоит в два-три раза дешевле ноутбука, а рост возможностей КПК продолжается. И если еще совсем недавно жесткий диск настольного ПК в гигабайт емкости был типовой принадлежностью такого компьютера, то сейчас можно приобрести миниатюрную карту флэш-памяти с емкостью от 0,25 до 4-8 Гбайт.

  Вторым  недостатком можно считать меньшие, чем у настольного ПК возможности. Так как на пути создания многофункциональных КПК постоянно возникали и возникают непреодолимые трудности, связанные с крайней противоречивостью выдвигаемых к элементам их конструкции требований и малыми размерами КПК. Например, зачастую неудобен маленький экран КПК, невозможно привычно работать с маленькой клавиатурой, появившейся у некоторых моделей. Перечень таких ограничений можно продолжить невозможностью установить ни накопитель на гибком диске, ни CD-ROM, которые не соответствуют габаритам КПК. Микропроцессор, память, устройства электропитания и прочие элементы также приходится выбирать исходя из разумных ограничений на эффективность, скорость работы, приемлемость размеров и конструкции для КПК.

  Тем не менее, конструкция материнской  платы даже самых современных  КПК вполне обычная - на плате располагается  микропроцессор с несколькими (порядка  десятка) большими интегральными микросхемами (БИС). Но не стоит считать, что карманные  КПК в отличие, от ноутбуков, могут  стать полноценной заменой настольных ПК и иметь сопоставимое с ними по сложности выполняемых функций и разнообразию программное обеспечение.

  Третьим существенным недостатком можно  считать неудобства от слишком малых  габаритов. К сожалению, миниатюрность  КПК является как его отличительной чертой и преимуществом, так и недостатком. Здесь стоит отметить, что пользователи КПК, как правило, приобретают его для определенных целей, а все остальные функции компьютера становятся лишь дополнительными и вспомогательными. Миниатюрность КПК является помехой, прежде всего, для людей со слабым зрением, для тех, кому неудобна работа с компьютером, держа его на ладони (дорожная тряска). Как уже было отмечено, миниатюрная клавиатура или сенсорный экран с виртуальной клавиатурой неудобен для ввода больших текстов, и комфортность просмотра фильмов на столь малогабаритных экранах также можно поставить под вопрос.

  2.6. Архитектура КПК

  Архитектура КПК задается составом компонент, расположенных  на материнской плате КПК (иногда на двух-трех платах).

  После микропроцессора важнейшими компонентами компьютера являются его памяти. Память современных КПК представлена 5 компонентами:

  -кэш-памятью  на кристалле микропроцессора;

  -постоянным  запоминающим устройством (ПЗУ);

  -оперативным  запоминающим устройством (ОЗУ);

  -встроенной  флэш-памятью;

  -флэш-памятью  или жесткими дисками на картах  расширения.

  Кэш-память имеет малый объем и не может  использоваться пользователем, имеет  постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с записанными в него программами и данными:

  -программа  системного монитора, организующая  начальное взаимодействие узлов,  периодический опрос клавиатуры  и вывод на экран дисплея  диалоговых сообщений;

  -программа  самотестирования компьютера;

  -программа  определения и установки конфигурации  — Setup;

  -базовая  система ввода/вывода — BIOS;

  -таблица  прерываний;

  Программа Setup (установка) выполняется при начальной загрузке и при определенных действиях пользователя. У КПК доступ пользователя к настройкам программы Setup закрыт, хотя отдельные настройки возможны средствами панели управления операционной системы. Программа Setup запускается также при перезагрузке КПК с помощью кнопки Reset. Время исполнения этой программы доведено до секунды и менее. Это большой прогресс, если учесть, что настольные ПК загружаются довольно медленно

  - до 30 — 40 секунд и более.

  Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) у КПК  самое обычное — на микросхемах  динамической памяти, например SDRAM. Но поскольку микросхемы динамической памяти для ОЗУ стоят дорого, то емкость ОЗУ в КПК ограничена — от 2 Мбайт в первых КПК класса Palm до 64 Мбайт у КПК класса Pocket PC 2002. Емкость ОЗУ у современных настольных ПК и ноутбуков ныне достигает сотен мегабайт. Однако у КПК она на порядок (примерно в 10 раз) меньше. Для них емкость памяти в 256 Мбайта считается уже большой.

  Большой объем памяти ОЗУ нужен для  полноценной работы современных  операционных систем, в частности  Windows СЕ, Windows Pocket PC для КПК, которые являются многозадачными и каждая из многих одновременно работающих программ должна иметь достаточную память, как для своих данных, так и машинных кодов.

  В современных КПК широко используются микросхемы электрически программируемой памяти типа Flash (флэш-память). Применение такого ПЗУ обеспечивает замену системного программного обеспечения при сбоях в работе КПК или его обновление — в частности из Интернета. Главное достоинство флэш-памяти — сохранение информации даже при отключении (специальном или случайном) электропитания. К сожалению, пока скорость записи информации во флэш-память заметно ниже, чем у оперативной памяти и даже у жестких дисков настольных ПК. Так компания Intel с момента своего зарождения уделяла большое внимание разработке флэш-памяти и 14 октября 2003 года на втором форуме разработчиков в Тайване Intel представила новую технологию Intel StrataFlash Wireless Memory System. Это комплексное и экономически эффективное решение, специально разработанное для построения подсистем памяти мобильных устройств следующего поколения, которые требуют долговременного хранения больших объемов данных встроенных приложений, например, фотоизображений, звуковых файлов и видеофайлов. Низкое напряжение питания (1,8 вольт) увеличивает время автономной работы модулей памяти и позволяет довести объем памяти до 1 гигабита.  Единая схема расположения выводов корпуса и общее ПО управления файлами Intel Flash для компонентов семейства с разной плотностью упрощают интеграцию и модернизацию устройств.

  Клавиатура  — основное устройство для ввода  информации с помощью нажимаемых клавиш. Она используется в настольных ПК, ноутбуках и в клавиатурных КПК. В двух последних случаях клавиатура бывает встроенная, тогда как у настольных ПК она обычно представлена отдельным устройством. Клавиатура имеет набор клавиш и клавиатурный процессор, вырабатывающий те или иные коды при нажатии на ту или иную клавишу. К сожалению, уже при работе с ноутбуками ощущаются определенные неудобства от малых размеров клавиатуры и отсутствия на ней четко выделенных отдельных групп клавиш.

  Эти неудобства усиливаются при использовании  клавиатуры миниатюрных клавиатурных КПК, таких как Revo, Revo+, НР Jornada. Конечно, выпускаются внешние большие клавиатуры для КПК, в том числе раскладные, но конструкторы КПК не оставляют попыток создания миниатюрных устройств с встроенной клавиатурой.

  Другим  средством ввода текста в КПК  служит сенсорная панель, которая  состоит из тонких и упругих стеклянных или пластиковых прозрачных пленок, наложенных на стекло экрана. На одной пленке имеется ряд горизонтальных, а на другой — вертикальных металлизированных полосок, точки пересечения которых образуют матрицу панели. Полоски настолько тонки, что вся панель выглядит просто прозрачной и складывается впечатление, что она монолитно слита с экраном. При нажатии специальной заостренной палочкой — стило (или чем-то другим) на какую-нибудь точку сенсорной панели проводники под ней замыкаются. Соответствующие электронные схемы реагируют на это и по матрице точек пересечения проводников определяют, в каком месте панели ее коснулась палочка — стило.

  Карманный ПК также нуждается и в обычном  графическом манипуляторе. Встроенная и тем более внешняя компьютерная мышь для такого компьютера неудобна, а привычный пользователям ноутбуков тачпэд не укладывается в габариты КПК без увеличения площади передней панели. Поэтому разработчики КПК решили прибегнуть к помощи джойстика. В КПК он представлен четырьмя близко расположенными кнопками со стрелками вверх, вниз, вправо и влево. Популярна и  конструкция в виде круглого или эллиптического колесика, которое можно наклонять. Как и стило,  такой модифицированный джойстик позволяет перемещать курсор по экрану и фиксировать выбор позиции меню или ввод текстовой информации.

  В нижней части КПК обычно располагаются  аппаратные кнопки управления. Их назначение может несколько отличаться для разных KПK, даже одной фирмы. Некоторые КПК (например, Cassiopeia Е-200 или Pocket Viewer корпорации Casio) имеют еще одно очень удобное средство — колесико прокрутки. Иногда оно называется Job или Action. Обычно колесико прокрутки можно вращать в ту или иную сторону и нажимать на него для реализации команды ОК или Enter - это позволяет управлять прокруткой просматриваемых документов и электронных, книг или работой меню.

  Для вывода визуальной информации КПК используют плоские и тонкие жидкокристаллические дисплеи (LCD) с активной матрицей и  с подсветкой. Их конструкции достаточно просты, но имеют некоторые отличия  от дисплеев ноутбуков. Для удешевления дисплеев обычно используется только одна лампа подсветки. Тем, не менее, учитывая малые размеры экрана карманных ПК, она обеспечивает достаточно равномерную подсветку экрана.

  Самым распространенным является дисплей  типа Transmissive с лампой подсветки, расположенной позади экрана. Она удобна при не очень ярком освещении и незаменима в полумраке и в темноте. Прямой свет от лампы подсветки не виден — даже при попытке посмотреть на лампу сбоку. К сожалению, на ярком солнечном свету экран дисплея этого типа кажется просто черной поверхностью. Солнечное освещение намного сильнее света от лампы подсветки, а потому отраженные от поверхности экрана солнечные лучи полностью подавляют свет, излучаемый LCD.