第九章笔记本电脑与掌上机

笔记本电脑与掌上机一笔记本电脑与掌上机的特点笔记本计算机（NotebookComputer）是移动式计算机的典型代表，因其外型酷似笔记本而得名。现代的笔记本计算机集中地采用了光、电、图、声等各个领域的最新科技成果，就其功能与台式计算机相比已毫不逊色。自从1985年世界上第一部笔记本计算机在东芝公司诞生,笔记本计算机就获得了广泛关注,引人注目的焦点就在于其便携性，打破了台式电脑已形成的固定使用方式。除了CPU，笔记本计算机在外形上也完全不同于配有CRT显示器、机箱和键盘的台式PC机。它的突出特点就是小、巧、轻、薄，便于用户随身携带。但是，它在性能和组成结构上几乎完全一致，而且操作使用也兼容，它是台式PC机向小型化、低能耗方向发展的延伸。从技术上看它不但全面地移植了台式PC机的软、硬件技术及制造工艺技术，而且为实现小型低能耗还采取了一系列的新技术新工艺。经过这十多年的发展之后，其各种硬件设备和部件结构已日趋完善,无论是在外形上、结构上还是在性能上的改进都使它与人的生活和工作更融洽、更贴近.与台式计算机相比笔记本计算机具有体积小、重量轻、携带方便、低功耗、无辐射等优点。便于携带是其主要特点，基于此，要求笔记本计算机体积要小，重量要轻,作用要大，功能要强而且可用电池供电及无线上网。从而形成了笔记本计算机所独有的外观和结构特点。笔记本的这些特点主要反应在cpu、主板、硬盘、电池、接口、显示器等方面，下面我们就从这几个方面大概一窥笔记本计算机的这些特点。1.CPU由于笔记本电脑的内部空间狭小，发热部件多，散热相对困难。因此笔记本电脑需要与之配套的专用CPU。它集成一些控制芯片组和热敏元件，采用专门的MMO超小封装模式，拥有内置能量管理的特性，以保证处理器在进行运算时可以得到严格的能耗管理，极大地提高可靠性。2.主板笔记本电脑的主板采用的是6层以上的多层印刷板，显示控制器、输入/输出控制器、软硬盘控制器、图形压缩/解压缩控制器等芯片都直接做在主板上以节省空间。因此板子的芯片电路布局比台式机主板复杂得多。为了避免大量发热和耗能，集成电路芯片一般都采用低功耗的芯片。3.存储设备笔记本电脑采用专用内存外形比台式机要短许多。软驱是笔记本电脑的标准配件，使用1.44MB软盘。硬盘体积更小还要具有防震设计。笔记本电脑的光驱比台式机的要薄很多。4.MODEM卡笔记本电脑用的MODEM是专用的具有PCMICA接口的MODEM卡，可分为单功能MODEM和复合功能MODEM（在MODEM上集成ETHERNETNIC）。5.接口除了具备台式机的串并口和USB外还有PCMICA（PERSONALCOMPUTERMEMORYCARDINTERNATIONALASSOCIATION个人计算机存储卡协会）口。6.电池电池对笔记本电脑来说十分重要，它是实现移动办公的重要支持。笔记本电脑最早采用的是镍氢电池，这种电池具有较好的性价比和较大的功率，但电池持续放电时间短，所以很快被锂离子电池替代。锂离子电池储能密度大，可随时充电并且持续放电时间长，一般在3小时左右。7.显示屏LCD液晶显示屏是笔记本电脑的标准显示设备。LCD具有表面平整光滑，色调柔和无电磁辐射等优点。LCD通常有DSTN、TFT两种。按照设备配置的不同，笔记本电脑在结构上可以分为全内置、超轻超薄和超便携三种类型。1.全内置笔记本电脑全内置笔记本电脑将软驱、光驱、Modem等标准硬件设备都集中在主机内部，这些设备无需额外的连线就可以同时使用，因此全内置笔记本电脑的功能与台式机完全一样，但缺点是整机比较重，携带起来不太方便。全内置笔记本电脑比较适合专业技术人员使用。2.超轻超薄笔记本电脑超轻超薄笔记本计算机，CD－ROM/DVD－ROM光驱和软驱可以部分内置，也可以全部插在一个专用的外置盒中，通过特殊的模块扩展接口连接到笔记本计算机之上。因此体积，重量明显减小，便于携带与移动。但要同时使用软驱和光驱显得比较麻烦。超轻超薄笔记本电脑多采用轻型材料作为外壳，有效地减小了笔记本电脑机身的重量和厚度，这一类笔记本电脑比较适合气力较小的女士或经常出差的技术人员使用。3.超便携笔记本电脑超便携笔记本电脑的内部省略了更多的东西，例如双PCMCIA扩展插槽，部分散热设施等，并且大多采用小尺寸的液晶显示屏和外置光驱及软驱，这类笔记本电脑的特点是功能不完善，可扩展性不强，但重量轻，体积小，易于携带，比较适合于商务人士使用。由于其应用上的特点，笔记本电脑在结构上的总体发展趋势是越来越轻，越来越薄，即使是全内置笔记本电脑也已经摆脱了过去又重又笨的形象，这一方面是因为模块化结构设计使得笔记本电脑的内部结构越来越紧凑，另一方面则是得益于材料科学的不断进步，越来越多的轻型材料被应用到笔记本电脑各个部件的制造之中。以机壳的选材为例，由于笔记本电脑具有结构紧凑、移动性强、使用环境多变等特点，机壳材料应具有下面的一些特点：机械强度较高、重量轻、散热能力强、防辐射能力强、维护方便、造价较低。目前流行的笔记本电脑通常采用ABS塑料、铝镁合金、增强型碳纤维和钛合金四类材料作为机壳。虽然笔记本计算机在外型上与台式计算机想差甚远，但他的内部结构与台式计算机相差无几，都是由显示器、CPU、主板、硬盘、电源、接口等几大部件组成。同台式机相比，这些组成部件体积较小，而且有自己独有的特点。下图是我们从外观看到的笔记本的组成。笔记本计算的组成1．显示系统笔记本电脑的显示系统分为液晶显示器和显示芯片两个部分，它们是直接影响笔记本计算机运行速度和使用效果的重要部件。1)液晶显示器为了达到便于携带的目的，笔记本电脑均采用LCD液晶显示屏。它是减小电脑体积、减轻电脑重量的关键部件，其体积和重量在笔记本计算机发展史中的变化不是很大，但在显示分辨率、亮度、对比度、色彩层次以及显示品质等方面变化却很大。ＬＣＤ的最大特点是驱动电压低、功耗小、自身不发光，使人的眼睛不易疲劳，有利于人的眼睛的健康。同时，ＬＣＤ还有平、薄、轻的特点，并且容易实现大面积显示的要求(１４.１英寸的笔记本计算机ＬＣＤ屏的有效可视面积就相当于台式机的１５英寸)。a)LCD显示器的结构LCD液晶显示器由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm间隔均匀隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，其作用主要是提供均匀的背景光源。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。b)LCD显示器的分类及显示原理LCD显示器分为无源、有源阵列显示器两类：无源阵列显示器主要有STN－LCD（单扫描扭曲向列液晶显示器）、快速响应LCD和DSTN－LCD（双扫描扭曲向列液晶显示器）三种，有源阵列显示器则主要有TFT－LCD和黑矩阵TFT－LCD两种。无源阵列显示器是一种伪彩显，即每个显示像素是单色，彩色发光是由屏幕两侧或周围的彩色光源所激活，因此显示器在亮度、对比度、色度及响应速度等方面都较差。如STN和DSTN的反应时间较慢，一般为300ms左右。用户能感觉到拖尾（余辉），一般俗称为伪彩。其显示原理是用电场改变原为180度以上扭曲的液晶分子的排列从而改变旋光状态，外加电场通过逐行扫描的方式改变电场。有源阵列显示器是一种真彩显，显示屏上每个像素后面都有四个（一个单色、三个BGR彩色）相互独立的薄膜晶体管驱动像素发出彩色光，因此显示器在亮度、对比度、色度及响应速度等方面已接近CRT显示器。它的反应时间一般可达到80ms左右，有更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，俗称真彩。其显示原理是为每个像素配置一个半导体开关器件，其加工工艺类似于大规模集成电路。每个像素通过点脉冲直接控制，每个节点相对独立，并可连续控制。现在笔记本计算机的显示器普遍采用的是黑矩阵TFT－LCD，它是当前显示品质最高的笔记本计算机显示设备，其原理是将有源阵列技术和特殊镀膜技术相结合，既可充分利用TFT－LCD的有源显示特性，又可利用特殊镀膜技术来减少背景光泄漏，增加屏幕黑度，提高对比度，降低眩光性。c)显示器的大小及分辨率常见笔记本电脑配备的显示屏尺寸大多在12.1到15.1英寸之间，今后大尺寸显示屏将逐渐成为主流显示屏，此外还有一些迷你便携式笔记本电脑，它们使用的液晶显示屏多在12.1英寸以下，如9英寸或10英寸。由于液晶显示屏上每个象素的大小是基本固定的，12.1英寸TFT显示屏的分辨率为800×600，属于SVGA的范畴，13.3和14.1英寸的分辨率为1024×768，属于XGA的范畴，而15.1英寸的分辨率可达1280×1024，属于SXGA的范畴。由于液晶显示屏是数字化的，无法实现象普通CRT显示器那样的模拟缩放功能，因此当设置的显示模式小于显示屏的最大分辨率时，多数笔记本电脑只利用液晶显示屏中间的部分象素来显示，周围多余的象素处于关闭状态。2)显示芯片笔记本电脑内部没有台式机那样的扩展槽，因此显示芯片和显存是直接集成在主板上的，而不是以扩展卡的形式存在。由于受到功耗、散热、重量和体积等方面因素的限制，笔记本电脑使用的显示芯片功能上不如台式机那样强大。2．CPU采用普通台式计算机的CPU来构造笔记本计算机，是早期和一些廉价笔记本制造笔记本计算机的做法之一。这样的计算机，在刚刚加电开始运行时还能够发挥出CPU的性能。但是，随着运行时间延长，温度上升，CPU的性能参数明显下降，甚至死机。因此，需要根据笔记本计算机的结构空间尺寸小、散热条件差、电池供电等特殊情况的要求，设计制造笔记本计算机专用CPU。于是，采用先进的制造工艺MMO(MobileModule)可移动模块技术、单晶片集成技术、特殊的封装形式，降低CPU的核心电压，提高CPU的极限工作温度，改善CPU的散热通风问题等等措施制造出了笔记本计算机专用的CPU。CPU是电脑的核心部件之一，出于能耗和体积上的考虑，笔记本电脑一般使用专门为移动计算设计的Mobile型处理器，这类处理器的核心电压大多在1.5V以下，功耗较低。目前大多数笔记本电脑使用的都是Intel公司和AMD公司生产的笔记本专用CPU。3．主板笔记本计算机的主板要求集成能力强、功耗低、散热少、体积小，因此普遍采用了All－In－One设计的单一主板，它是6层以上的多层印刷板，上面集成了各种控制芯片和接口，显示控制器、输入/输出控制器、软硬盘控制器、图形压缩/解压缩控制器等芯片都直接做在主板上以节省空间。笔记本计算机的主板一般都有自己的专用内存，大都在128M以上。主板上的芯片都采用低功耗CMOS芯片，减少了由于主板上元件过于集中所散发出来的热量。4．存储储设备笔记本计算机的存储设备与台式机一样也是由内存、硬盘、软驱、光驱和新型存储设备ZIP100、LS120、闪存卡等组成。但从外观上看，他们的体积要小得多，一般在外型和规格上与台式机不兼容。1)笔记本内存笔记本计算机的内存条要比台式机的短许多，目前市场上销售的主流笔记本内存采用的是SODimm144Pin的工业标准SDRAM内存。其外型如图（a）所示，其容量由16M、32M、64M、128和256M多种，另外还有一种最新标准MicroDimm的笔记本内存如图b所示。从外观上来看，MicroDimm这款笔记本内存做工精巧细致，而且比SODimm144Pin还要轻巧一些，表9-1是SODimm和MicroDimm内存的物理尺寸对照表。从技术角度来看，MicroDimm内存的PCB设计合理、布局严密，使得该内存的功耗、兼容性都得到很大提高；8层PCB板降低了电磁干扰，对内存的稳定性起到至关重要的作用。随着笔记本电脑向精、巧、薄的方向发展，相信MicroDimm将成为笔记本内存的主流产品。表9-1项目标准长(mm)宽(mm)线距(mm)SODimm144Pin67.6029.500.80MicroDimm144Pin38.1029.21