移動(dòng)計(jì)算悄然加固

1、移動(dòng)計(jì)算悄然加固自上個(gè)世紀(jì)二戰(zhàn)以來，許多尖端技術(shù)最先應(yīng)用于軍事或航天等特殊領(lǐng)域，信息技術(shù)更是如此。在和平年代，這些技術(shù)將逐漸得以“解禁” ，走向商業(yè)應(yīng)用甚至千家萬戶的老百姓面前。如今，一類歸屬于Rugged Computing（目前尚無正式的中譯名，暫稱為“加固型計(jì)算”）概念的計(jì)算產(chǎn)品，正在加快商用市場(chǎng)的拓展。加固型計(jì)算對(duì)多數(shù)人而言尚屬新鮮名詞，即便能迅速擴(kuò)大商用范圍，也將主要針對(duì)運(yùn)輸、制造、公安、零售等行業(yè)應(yīng)用。不過，在無線技術(shù)和移動(dòng)計(jì)算向社會(huì)的各個(gè)角落滲透的過程中，加固型計(jì)算產(chǎn)品也將具有更多的落腳點(diǎn)，甚至直面普通消費(fèi)者；而無論如何，加固型計(jì)算的概念和技術(shù)將繼續(xù)得到發(fā)展，并被廣泛采用。200

2、3 年底，電腦巨頭 IBM 為其 ThinkPad 系列筆記本電腦引入 2 款新型號(hào) R50 和 R41（圖 1），它們以物理層面主全新實(shí)現(xiàn)的硬盤保護(hù)技術(shù)，為加固型計(jì)算概念詮釋了新的內(nèi)涵。Panasonic 不久前推出的Toughbook CF-29，則是款 “加固”十足的筆記本電腦。2003年7 月，美國(guó)Xplore公司與Dell進(jìn)行合作，由Dell通過其普通消費(fèi)市場(chǎng)渠道銷售Xplore的加固型 Tablet PC產(chǎn)品 iX104G。除了核心計(jì)算產(chǎn)品，兩三年前上市的具有防塵、防水、耐高溫等特性的數(shù)碼相機(jī)（由Kodak、Sony 等廠商推出），也是加固計(jì)算概念向外設(shè)產(chǎn)品的延伸。這一系列新動(dòng)態(tài)，

3、亮起了一個(gè)信號(hào)：移動(dòng)計(jì)算將越來越需要“加固” 。計(jì)算何處加固？加固型計(jì)算雖然對(duì)大多數(shù)人很陌生，并且其商用過程正處于發(fā)展初期，但它已較早應(yīng)用在軍事等特殊領(lǐng)域。加固型計(jì)算機(jī)是一種比普通計(jì)算機(jī)更可靠、更安全的計(jì)算機(jī)。它是按照完全能夠經(jīng)受苛刻環(huán)境考驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)和制造的，能保證計(jì)算機(jī)的各種敏感部件在惡劣環(huán)境下正常工作而不受影響。加固型計(jì)算機(jī)的“加固” ，在很大程度上體現(xiàn)為比普通計(jì)算機(jī)要高得多的密封性，因此使其具有防潮、防水、防塵和抗震等特性 （圖 2），例如能保護(hù)硬盤不受經(jīng)常顛簸震動(dòng)的影響（表 1）。加固型計(jì)算機(jī)的機(jī)箱是用鎂合金或聚氯丁橡膠制成的，這種機(jī)箱稱之為“苛刻環(huán)境機(jī)箱” 。機(jī)箱的邊緣一般裝有拉鎖

4、，在屏幕表面裝有很薄的塑料“透鏡” ，使計(jì)算機(jī)完全處于密封狀態(tài)，不受氣候的影響，從而將外部環(huán)境造成損壞的可能性降到極小。機(jī)箱上一般還裝手提帶或肩挎背帶，以便于攜帶。目前的加固方式主要有2 種：把普通計(jì)算機(jī)封裝到特制的加固機(jī)箱內(nèi)，或者加固系統(tǒng)部件。例如，就硬盤而言，用戶既可利用加固型機(jī)箱的防震特性來保護(hù)它，也可以通過研究硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來專門加固硬盤。后一種方式比前者造價(jià)高。正是由于如此“加固” ，這類計(jì)算機(jī)不但能保證復(fù)雜環(huán)境下的正常工作，并提高重要數(shù)據(jù)的安全性，還使其需要維護(hù)和修理的概率比普通計(jì)算機(jī)小得多，具有極高的利用率。雖然加固型計(jì)算機(jī)的制造成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，極高的可用性和極小的維護(hù)費(fèi)

5、用使其在整個(gè)生命周期中的使用成本并不比普通計(jì)算機(jī)高多少。技術(shù)特點(diǎn)加固型計(jì)算機(jī)一般工作在沙塵飛揚(yáng)、顛簸震動(dòng)、高溫或高寒等野外環(huán)境，而且使用頻繁，甚至全天運(yùn)行，每天都用電池供電。它們?cè)谠O(shè)計(jì)上區(qū)別于普通計(jì)算機(jī)的主要有三方面：配置、連接和結(jié)構(gòu)形式。配置加固型計(jì)算機(jī)在配置上不僅要求有最大程度上的靈活性，而且對(duì)一些部件（主要是硬盤、處理器和顯示器）的性能經(jīng)常有特殊的要求。硬盤可根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行配置。例如，典型產(chǎn)品采用 ATA/66 標(biāo)準(zhǔn)的 2.5 英寸硬盤。目前，加固型計(jì)算機(jī)的硬盤一般有2 種，即普通硬盤（旋轉(zhuǎn)媒體磁盤驅(qū)動(dòng)器）和SSD硬盤（固態(tài)磁盤驅(qū)動(dòng)器） 。SSD硬盤在許多方面優(yōu)于旋轉(zhuǎn)硬盤，如更堅(jiān)

6、固、工作溫度范圍更寬、抗震性能更好（對(duì)于處理單元或熱源及其相關(guān)的控制邏輯裝置不需要震動(dòng)隔離系統(tǒng)）、可靠性更高、功耗更低、響應(yīng)時(shí)間更快等（表2），當(dāng)然其成本也更高（價(jià)格約為同容量普通硬盤的100 倍，不過呈每年約削減 30%的快速下降趨勢(shì)） 。在處理器方面，加固型計(jì)算機(jī)一般會(huì)采用同時(shí)代的高性能處理器，如 Intel Pentium 4 等。但由于其內(nèi)部器件往往被密封，因此對(duì)高性能處理器的散熱問題更加突出，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)很注重風(fēng)扇或散熱器，但這增加了重量和功耗?，F(xiàn)在許多加固型計(jì)算機(jī)采用了 Intel Centrino 處理器（產(chǎn)生的熱量小、功耗低），很大程度上克服了這一問題。在顯示器方面，加固型計(jì)算

7、機(jī)要求較大屏幕（目前的標(biāo)準(zhǔn)尺寸是 10.4 英寸，但對(duì) 12.1 英寸以上也有需求）和較高的分辨率，但最顯著的性能要求表現(xiàn)在亮度和對(duì)比度上，以能夠在強(qiáng)烈日光下清晰讀出從衛(wèi)星或飛機(jī)下載的地圖和照片。連接有的加固型計(jì)算機(jī)采用串行接口適配器(SIAD)，有的加固型計(jì)算機(jī)并不要求串行接口適配器，而是采用許多附加的連接器接駁外部裝置。有些專用車輛或平臺(tái)可為加固型計(jì)算機(jī)提供獨(dú)特接口，但普通平臺(tái)沒有這種能力，因此要求加固型計(jì)算機(jī)多配連接器和擴(kuò)充連接能力，從而通過標(biāo)準(zhǔn)接口來交換數(shù)據(jù)。還有一個(gè)重要的技術(shù)要求是加固電源，即配置后備電源。如果在意外情況下常規(guī)電源中斷，加固型計(jì)算機(jī)的后備電源立即啟動(dòng)，至少能提供 30

8、 分鐘左右的持續(xù)使用時(shí)間。結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式的重要性，在于根據(jù)使用環(huán)境決定安裝工具、連接電纜和安裝空間要求?，F(xiàn)在越來越多的加固型計(jì)算機(jī)采用開放的體系結(jié)構(gòu)，使之能夠在配件的性能和加固特性上具有更多的選擇，跟隨主流的商用計(jì)算產(chǎn)品。加固型計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境有多種結(jié)構(gòu)形式：筆記本型、手持式、平板式、車載式、可佩戴式、午餐盒式、小筆記本式和PDA 等等，它們占據(jù)不同的市場(chǎng)份額（圖3）。這些也被稱為 “充分加固” 的產(chǎn)品，是當(dāng)前主要的商用類型。另一類被定義為“全加固”的移動(dòng)計(jì)算產(chǎn)品，是完全按照美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn) MIL-STD-810F設(shè)計(jì)的，但其市場(chǎng)空間比 “充分加固”要小得多。此外，還有一種“半加固”產(chǎn)

9、品，這種產(chǎn)品的潛在市場(chǎng)對(duì)用戶可能更富吸引力。較大類型的“充分加固”產(chǎn)品和“全加固”產(chǎn)品采用 Windows NT/2000 ，手持式和可佩戴式產(chǎn)品多用 DOS，而 PDA 采用 Window CE/PocketPC。預(yù)計(jì) Windows NT/2000 和 WindowCE/PocketPC，將成為今后最通用的操作系統(tǒng)。商用前景最早的軍用加固型計(jì)算機(jī)以車載臺(tái)式為主。隨著技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)應(yīng)用的增多，各類新型的加固型移動(dòng)計(jì)算機(jī)正在積極拓展更加廣闊的商用市場(chǎng)空間據(jù)業(yè)界人士調(diào)查，加固型計(jì)算機(jī)的全球市場(chǎng)在2002 年近 30 億美元，預(yù)計(jì)在 2005 年將達(dá)到 60 億美元，年增長(zhǎng)率超過 10%。如此迅

10、速的增長(zhǎng)，主要原因是它在商業(yè)領(lǐng)域具有令人青睞的使用價(jià)值。它不僅能夠使工作人員提高效率，還能在各式各樣的行業(yè) / 企業(yè)領(lǐng)域提高對(duì)客戶的服務(wù)水平。 在行業(yè)/ 企業(yè)領(lǐng)域的用戶越來越意識(shí)到， 使用加固型計(jì)算機(jī)的初期投資雖比普通計(jì)算機(jī)高，但得到的回報(bào)卻更多。據(jù)業(yè)界預(yù)測(cè)，所有的加固型計(jì)算機(jī)將隨著無線通信應(yīng)用大潮的興起而得到發(fā)展壯大。所使用的無線網(wǎng)絡(luò)的類型取決于每個(gè)行業(yè) / 企業(yè)的應(yīng)用情況。 除了筆記本和小筆記本型產(chǎn)品外，其他各種加固型計(jì)算機(jī)也正在呈現(xiàn)整合WLAN 功能的趨勢(shì)。隨著越來越多的行業(yè)/ 企業(yè)將具備無線通信能力的計(jì)算機(jī)作為增強(qiáng)工作效率的工具，加固型計(jì)算機(jī)也將藉此得到越來越高的重視。筆記本型、車載式

11、、平板式、午餐盒式和小筆記本式等相對(duì)較大的加固型計(jì)算機(jī)可以應(yīng)用在軍事、公共安全、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)、制造業(yè)和公共事業(yè)等；手持式、PDA 和可佩戴式產(chǎn)品的主要應(yīng)用行業(yè)有經(jīng)銷、運(yùn)輸、制造、零售和公共事業(yè)等。戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)字化計(jì)算機(jī)加固型計(jì)算機(jī)起源于20 世紀(jì) 90 年代初的戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)字化。國(guó)外較典型的主要有3 個(gè)版本的軍用型加固計(jì)算機(jī)，即V2、V3 和 V4。 V2、 V3 存在著設(shè)計(jì)一成不變，不易改進(jìn)的缺陷，V4 則采用了定制部件，包括商用流行部件和配件，便于設(shè)計(jì)后改進(jìn)，并能適應(yīng)環(huán)境變化的要求，目前已成為典型的戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)字化計(jì)算機(jī) (BDC)。這種計(jì)算機(jī)采用更加開放與靈活的新體系結(jié)構(gòu)，能在不增加設(shè)計(jì)費(fèi)用的情況下適應(yīng)目前和

12、未來的技術(shù)發(fā)展，支持特定用戶的需求。此外，新體系結(jié)構(gòu)的采用，還使其具有語音識(shí)別、 生物統(tǒng)計(jì)安全和注冊(cè)、 無線通信、 USB 通用數(shù)據(jù)接口等新功能特性。加固標(biāo)準(zhǔn) MIL-STD 及通過的民用產(chǎn)品由美國(guó)軍方制定的 MIL-STD 是一套試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，成為目前衡量一臺(tái)計(jì)算設(shè)備是否為加固型產(chǎn)品的主要標(biāo)準(zhǔn)。新版本 MIL-STD-810F在 2000 年初公布，規(guī)定了氣候、動(dòng)力學(xué)、酸性大氣、流體污染、彈道沖擊和爆炸分離沖擊以及綜合實(shí)驗(yàn)等方面的 24 個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。與普通的民用產(chǎn)品相比， MIL-STD對(duì)計(jì)算設(shè)備的要求非常嚴(yán)格，例如它規(guī)定設(shè)備要經(jīng)受住至少26 次的抗摔試驗(yàn)（從 1m 的高度落向水泥地面） ，

13、并且至少要有 5/6 的合格率。事實(shí)上，正有越來越多的商用計(jì)算產(chǎn)品在某些方面完全遵循這一標(biāo)準(zhǔn)， 甚至在有些性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了 MIL-SDF要求。例如 Itronix 的 GoBook MAX 加固型計(jì)算機(jī)能保證幾乎 100% 的 54 次抗摔試驗(yàn)。 Xplore 公司的加固型 Tablet PC產(chǎn)品 iX104G，可以忍受多種苛刻環(huán)境：高溫高寒、摔打、震動(dòng)、潮濕、灰塵、太陽輻射、化學(xué)腐蝕和高原氣候等。RECON的一款加固型掌上電腦通過了嚴(yán)格的MIL-STD-810F標(biāo)準(zhǔn)，不但具有堅(jiān)固的外殼和全天候的工作能力（反射式TFT液晶屏能保證在強(qiáng)烈日光下清晰閱讀；電池可連續(xù)使用15 小時(shí)），還能應(yīng)付多種惡劣環(huán)境，并被美國(guó)官方定為 IP67 級(jí)產(chǎn)品（完全防水和防塵）。這款機(jī)器配置200400MHz 的 Xscale 處理器、 64MB RAM 和 128MB ROM