Hardware počítačů - notebooky

Prezentace na téma: "Hardware počítačů - notebooky"— Transkript prezentace:

1 Hardware počítačů - notebooky
Ondřej Minařík

2 Obsah: Historie notebooků - 80. léta - 90. léta
Mobilní zařízení současnosti Baterie - nikl-metal-hydridové baterie - lithium - iontové baterie Harddisky Procesory

3 Polohovací zařízení - myš
- trackball - trackpoint - touchpad Grafický čip a videopaměť Čipové sady USB Firewire Ceny notebooků Rozdělení notebooků podle mobility

4 Historie notebooků Historie notebooků začíná v 70. letech 20.
století v myšlenkách Alana Kaye. Jako postgraduální studen státní univerzity v Utahu přisel s myšlenkou zařízení umožňujícího lidem vzít si počítač s sebou.

5 80. léta Na počátku v roce 1979 stál William Moggridge ze společnosti Grid Systems Corp. Jeho počítač byl vybaven tehdy neuvěřitelnými 340 kilobajty bublinkové paměti umožňující uchovávat data i při vypnutí, litou hořčíkovou skříní a skládacím elektroluminiscenčním grafickým displejem. Tento počítač, pojmenovaný jako Grid Compass, byl poháněn procesorem Intel® i80c86, který mu umožňoval fungovat na frekvenci 8 MHz. Jeho hlavní výhodou byla právě nízká hmotnost, protože ta dosahovala pouhé pětiny hmotnosti v té době výkonnostně srovnatelných strojů. Tento počítač používala NASA v raketoplánovém programu na počátku 80. let.

6 Grid Compass Computer 1109 , z roku 1979

7 90. léta S převratnou novinkou přišla společnost Intel® v roce Tato společnost uvedla první speciální mobilní mikroprocesor, Intel386 SL. Ten obsahoval architektonické rozšíření pro řízení spotřeby a umožnil zmenšování rozměrů počítačů z kufříkových tvarů na mnohem menší. V době jeho uvedení se také zrodila softwarová kompatibilita, která je dodnes charakterizuje produkty společnosti Intel. Nejen že na tomto procesoru bylo možné spouštět jakýkoli software napsaný pro platformu Intel® 80286, ale procesor disponoval i dostatečnou rezervou pro technologický pokrok. Dalším přínosem společnosti Intel® bylo také snižování napětí, umožňující setření baterií a tím i jejich delší životnost. V roce 1991 nabídla svůj první notebook společnost Dell a začaly vznikat modely druhé generace. Jejich zástupce laptop Tandy 2810 s hmotností 3 kg, který byl schopen zobrazit 16 odstínů šedé barvy a obsahoval procesor Intel® 80C286 s 1MB RAM. V době do roku 1993 byla většina mobilních PC osazována procesory Intel386 , což vedlo k překonání dalších hranic v oblasti výkonu a rychlosti mobilní výpočetní techniky.

8 Mobilní zařízení současnosti
V dnešní době se mobilní počítače již v mnohém vyrovnávají počítačům stolním. Jejich rozvoj ovšem dále pokračuje a jistě i pokračovat bude. Také do notebooků se dostaly nové technologické prvky, jako např. USB, DVD, FireWire apod. Vývoj dnešní doby se také hodně zaměřuje do oblasti bezdrátové komunikace a připojování k sítím. Používaným standardem se stává technologie Bluetooth.

9 Desktop x notebook

10 Baterie Nikl-metal-hydridové baterie sice nabízejí poměrně vysoký výkon za slušnou cenu, ale dosud se nezbavily tzv. paměťového jevu. Ten se stal noční můrou nejednoho majitele notebooku a jak se zdá stal se i příčinou jejich úpadku. Je-li baterie zcela vybitá, a tu poté nabijete, problém není. Jiná situace nastává v okamžiku, když baterie není zcela vybitá a začnete ji nabíjet. Nabíjecí proces totiž neproběhne celý, ale baterie se nabije o část, která jí chybí. Až potud je vše zcela v pořádku. Problémy nastávají při jejím vybíjení. Místo toho, aby se vybila úplně až do konce, se baterie vybije jen k místu, od kterého byla nabíjena. Tím se logicky sníží její kapacita.

11 Proto přišly výrobci baterií s novou technologií. Jsou jí lithium –
iontové baterie. Tento typ baterií obsahuje zcela obnovitelné látky, a tak se jim zcela vyhýbá paměťový jev. Jistou překážkou ve využití těchto baterií může být jejich vyšší cena a nižší výkon. Přesto je dnes většina nových notebooků dodávána právě s těmito bateriemi. Navíc, přinášejí ještě jedno plus. Tím je hmotnost. Protože kovy použité v nikl-metal-hydridových (kladná elektroda je z niklu pokrytého hydroxidem, titanu, vanadia a zirkonu, elektrolytem je roztok niklu a záporná elektroda z hydridu kovové slitiny chromu, niklu hydroxidu draselného a dalších složek) jsou poměrně těžké, i celý článek je těžký. Lithiové články obsahují kladné elektrody ze sloučenin lithia například s oxidem kobaltu, záporné elektrody z aktivního materiálu na bázi uhlíku a elektrolyt ze soli lithia. Jsou tedy mnohem lehčí a navíc mají mnohem větší energetickou hustotu. Z toho plyne, že do článku o stejné velikosti (jako NiMH) se vejde více energie.

12 Lithium iontová baterie

13 Harddisky Zatímco klasické harddisky do stolních PC mají průměr ploten 3,5", harddisky do notebooků měří jen 2,5". To znamená, že mají - li mít tyto dva různé disky stejnou kapacitu, musí mít ten menší mnohem vyšší datovou hustotu na čtvereční palec. V dnešní době již není problém vyrobit disk s obrovskou datovou hustotou (řádově GB na čtvereční palec, ovšem jsou již disky s 11GB na čtvereční palec), horší je to ale s jeho čtením. Bity na disku jsou poté tak malé, že je velice obtížné je číst. Proto přišla firma IBM se svými GMR hlavičkami, které jsou nes využívány ve všech noteboocích. Jejich funkce je založena na gigantickém magnetorezistivním jevu objeveném před deseti lety profesorem Grünbergem v jaderném výzkumném středisku. Tehdy byl již znám tzv. magnetorezistivní jev: jsou - li některé materiály vystaveny působení magnetického pole, mění svůj odpor (rezistivitu). Což je tedy ideální mechanismus pro čtecí hlavičky. Prochází - li taková hlavička nad magneticky uloženými bity na disku, proměňuje maxima a minima magnetických polí na elektrické signály. Rozdíl, který je však mezi 0 a jedničkou, jsou asi 3%. U gigantického MR jevu je tato změna až patnáctiprocentní, a tak je možno zaznamenat jednotlivé bity těsněji k sobě. Jev GMR vzniká mezi velmi tenkými vrstvami. Dojde k němu např. je-li mezi dvěma železnými vrstvami šest vrstev atomů chromu.

14 Procesory Procesory (ať už jeden nebo více) jsou srdcem každého počítače. Dá se říct, že první procesory do notebooků byly totožné s těmi, co se montovaly do stolních PC. To je třeba příklad čipu Intel Krátce poté, co byl v roce 1977 uveden na trh (byla to firma IBM, která jej začala montovat do svých počítačů IBM XT), přišly i další firmy, které jej umístily do svých strojů. Jako jeden z prvních výrobců, který tento procesor namontoval do laptopu, byla Toshiba. Laptop byl velký skoro jako papír formátu A3 a silný byl jako cihla. Prvním procesorem, který byl vyroben speciálně pro notebooky, byla 386ka. Nesla označení 80386SL. Jejím hlavním přínosem byla snížená spotřeba, ale nevýhodou nižší výpočetní výkon kvůli menšímu počtu integrovaných tranzistorů. Následovala čtyřiosmšestka se sníženou spotřebou (ale opět na úkor výkonu) a poté již přišla doba Pentií.

15

16 Polohovací zařízení Dnes se staly myši, trackbally, trackpointy a
touchpady nedílnými součástmi počítačů, podobně jako procesory, harddisky a disketové mechaniky.

17 Myš Myš je zařízení, které snímá pohyb ruky a přenáší jej do počítače.V šedesátých letech ji vymyslel americký vědec Douglas Engelbart. Jako první ji u svého počítače použila firma Macintosh v roce Od té doby je také často považována za vynálezce myši. Její myš měla pouze jedno tlačítko na rozdíl o PC myší, které dnes standardně obsahují dvě tlačítka. Nejdůležitější součástí myši je malá ocelová pogumovaná kulička usazená mezi dva válečky. Tyto válečky jsou uchyceny pod úhlem 90° přičemž jeden váleček snímá pohyb kuličky ve směru osy X a druhý ve směru osy Y. Každý váleček zároveň roztáčí kolečko. Na toto kolečka svítí úzký paprsek a za ním je fotočidlo. Toto čidlo poté snímá frekvenci přerušení způsobených otáčením kolečka.Z těchto údajů nakonec ovladač vygeneruje polohu kurzoru na obrazovce. Zároveň jsou vyhodnocovány údaje o stisku tlačítek – současně s těmito údaji je potřeba vyhodnotit i polohu kurzoru, a proto to může někdy chvilku trvat (např. probíhá-li několik výpočtů zároveň).

18 Trackball Funkce trackballu je téměř stejná. Rozdíl je
jen v tom, že kulička nejezdí po podložce a neopírá se o válečky, ale hýbete jí prsty a na válečcích leží. Jinak vše zůstává při starém. Velkým problém trackballů je ale špinění. Protože je kulička umístěna nahoře, snadno se na ni práší a tím se snižuje přesnost přenosu pohybů. Proto se v současné době do notebooků montují výhradně touchpady a trackpointy.

19 Trackpoint Trackpoint je vynálezem firmy IBM, která jej
společně s Toshibou montuje výhradně do svých notebooků. Je to vlastně taková malá tyčinka vyčuhující mezi klávesami G B H. Celá je vyrobena z pryže. Pod klávesnicí jsou umístěna čidla, která jsou schopna vnímat malé posuny trackpointu a převádět je na pohyb kurzoru. Stejně tak nevnímají pouze pohyb,ale i tlak.

20

21 Touchpady Zcela odlišný princip fungování mají touchpady. Tvoří jej
dvě destičky, z nichž má jedna opačný elektrický náboj než druhá. Mezi těmito destičkami vzniká tzv. dielektrikum, což je prostor, kde se uchovává energie vznikající přitahováním opačných nábojů. Je to vlastně deskový kondenzátor. Pohyb (při položení prstu, dojde k tomu, že se k němu některé elektrony přitáhnou a tím se změní kapacita kondenzátoru) je poté registrován jako změny jeho kapacity. Stejně tak je to i s přítlakem. Proto je možné také klikat kdekoliv na touchpadu a není nutné mačkat, často špatně dostupná, tlačítka.

22 GRAFICKÝ ČIP A VIDEOPAMĚŤ
Asi největší jednotlivý rozdíl mezi levnými a dražšími notebooky, stejně jako stolními PC. Zatímco u ostatních komponent se mohou díky stolním komponentám notebooky snadno přiblížit ceně stolních PC, v případě grafického čipu jim nezbývá než použít buď pomalou integrovanou grafiku nebo drahý mobilní grafický čip. U stolních PC jsou rozdíly ve vybavení grafickými čipy též, nicméně většinou není problém dokoupit lepší grafickou kartu později. U notebooku je to volba navždy - a i když si dnes vyberete výkonnou grafiku, pokud budete chtít lepší, budete si muset koupit nový notebook. Nejrychlejší mobilní grafické čipy nabízí stejné architektury jako nejvýkonnější stolní čipy, pouze kvůli úsporám energie jsou zpravidla níže taktovány a umožňují agresivně šetřit energii.

23 Graphics proccesing unit
GPU pro notebooky

24 Čipové sady Stolní počítače mohou těžit z rychlých inovací v oblasti čipových sad. U notebooků trvá obměna čipové sady déle. Přesto, čipové sady v noteboocích nejsou nutně horší. Mnoho notebooků ztrácí oproti podobně vybaveným stolním PC právě kvůli zastaralé čipové sadě, nejčastěji se zabudovanou grafikou. V levných noteboocích kralují integrované čipové sady, které mimo obvyklé funkce komunikace s pamětí přebírají i práci grafické jednotky. Jeden čip je pak vytěžován dvěma funkcemi, navíc využívá operační paměť pro grafická data a ve většině případů pak trpí nejen grafický 3D výkon, ale i celkový výkon celé sestavy. Ovšem vysoká cena samostatné čipové sady a grafického čipu prakticky neumožňuje v nejlevnějších noteboocích jinou alternativu.

25 USB Ve srovnání se stolními PC zde notebooky nemají
co ztratit, většina notebooků je nabízí, až na nejlevnější zastarávající modely, které spoléhají jen na pomalé USB 1.1. Ačkoliv se rychlé High Speed USB teprve začíná prosazovat, notebooky s USB 1.1 nelze doporučit. 48x vyšší průtok a možnost připojení libovolných vysokorychlostních periferií, které využijí tuto přenosovou kapacitu, od USB klíčenek po scannery, je do budoucna takřka nezbytností pro většinu uživatelů.

26 USB

27 USB hub

28 Firewire Oproti stolním PC jsou zde notebooky ve výhodě, více
notebooků nežli stolních PC nabízí FireWire ve standardní výbavě. Ačkoliv je toto rozhraní starší než USB 2.0, s širšími možnostmi a primární orientací na svět digitálního videa a profesionální audio video techniky si FireWire nemůže dovolit ignorovat žádný vlastník digitální videokamery, podobně jako vysokorychlostních vypalovaček či pevných disků. Na druhé straně, FireWire je zcela zbytečné pro většinu uživatelů, kteří ani do budoucna neplánují využít možností například digitální editace videa.

29

30 USB x Firewire USB 1.1 USB 2.0 FireWire 400 800 12 Mbps 480 Mbps
Rychlost přenosu dat 12 Mbps 480 Mbps 400 Mbps 800 Mbps

31 Kritérium ceny Na českém trhu vykrystalizovalo několik kategorií, které lze udat jako směrodatné. Nejníže je kategorie zcela nejlevnějších modelů, od 20 do 30 tisíc bez DPH, tj. cca do 40 tisíc včetně DPH. O něco výše se pohybuje náročnější klientela, s vyššími požadavky a bachratější peněženkou – za cenu mezi 40 až 70 tisíci včetně DPH lze zakoupit valnou většinu notebooků na českém trhu. Zcela nejvýše se pak pohybují kupci se specifickými nároky a přáními, kteří si mohou dovolit za notebook svých představ vydat od 70 tisíc Kč výše.

32 Rozdělení notebooků podle mobility
Ultralehké notebooky se vyznačují nízkou hmotností do maximálně 1,8 kilogramu a velikostí menší formátu A4. Klasické notebooky zpravidla mírně přesahují formát A4, váží od 2 do 3,5 kilogramu, vejdou se do běžné brašny a vydrží několik hodin nezávislého provozu, nezřídka i přes pět hodin.

33 Náhrada stolního PC je notebook, jenž "zapomněl„
na největší výhody mobility ve prospěch vysokého výkonu a širokého spektra vybavení, při zachování alespoň několika předností předchozí kategorie. Tyto stroje váží často i přes pět kilogramů, nabízí velké displeje, kompletní spektrum rozhraní, často se obejdou zcela bez akumulátorů nebo vydrží jen velmi krátkou dobu bez zásuvky. Kvůli své velikosti a krátké době nezávislého provozu se hodí jen málo pro skutečně mobilní použití, jsou však ještě stále dostatečně přenosné pro občasný přesun domů, na chatu či zpět do kanceláře.