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PDA CPU架構解析
 

【作者: 曹鼎立】   2002年10月05日 星期六

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「個人數位助理」( PDA ;Personal Digital Asistance)它是繼電子字典、計算機、手機之後的多功能掌上型電子產品。自發明後,美系的 3Com、Microsoft 和歐系的 Symbian 分別針對 PDA 設計出了 PDA 的作業系統,1996年 3Com 的 Palmpilot 問世,完全取代原本 Newton 的地位,成為 PDA 主流,也使得 3Com 旗下的Palm 研發小組自行獨立成為一家 PDA 軟體、硬體同時研發的公司。而當時以 Microsoft 為作業系統的 PDA 都不能算是成熟的產品(根據不成文的規定,微軟任何一個產品都是第三代才開始發揚光大,包括 Windows、IE、Office ……給 PDA 用的作系統 WinCE 也不例外),根本搭不上線;而歐洲則是走 Symbian的 EPOC 路線。


PDA 的作業系統之所以會有這麼多,是因為每一家的作業系統只能在某一種品牌的 PDA CPU 上才能運作,不若電腦在 Intel 和 AMD 的 CPU 上可以用 Windows、Linux、Unix 甚至是已不見蹤影的OS/2都可以使用,所以PDA的作業系統和PDA的CPU是相互依賴,缺一不可的。


PDA專用CPU流派與演進


按照 PDA 的大小來看,一個用手掌就能握住的電子產品,其電力不可能太大,因此在選擇 PDA 的心臟CPU 上也一定要以省電為主要的考量點。(表一)(表二)


到目前為止,PDA 的兩大作業系統是 Palm OS 和 WinCE,其他如 EPOC、Linux、自行研發的作業系統佔不到市場的8%,所以在文章中就不再多述,筆者僅就上述兩種主要品牌的PDA作業系統來分析。


表一 WINCE 3.0比較表
產品 Leo E 300 Compaq IpAQ CompaqAero1550 Compaq IpAQ CASIO EM - 500 CASIO E125 HP
規格  
H3630   H3150     Jornada 540
WINCE OS 中文版 英文版 英文版 英文版 英文版 英文版 英文版
CPU Intel StrongArm 206MHz Intel StrongArm 206MHz NEC MIPS 70MHz Intel StrongArm 206MHz NEC VR4122 MIPS (150 Mhz) NEC VR4122 MIPS(150 Mhz) HITACHI HS3 133MHz
ROM 24MB 16MB 16MB 16MB 16MB 16MB 16MB
RAM 16MB 32MB 16MB 32MB 16 MB 32MB 16MB
CF 擴充匣 內建 外掛 內建 外掛(1,400) 有 (MMC/SD) Type I/II
螢幕 240*320 15色灰階 240*320 4096色 TFT 240*320 15色灰階 240*320 1 5色灰階 240*320 TFT 65535 Color 240*320 TFT 65535 Color 240*320 彩色
尺寸 13.4*8.2*1.47 12.98*8.3*1.57 13*7.85*1.57   12.8*8.18*1.88 cm 13.1*8.3*2.0 13*7.8*1.6
重量 150 g 170g 150g 163.5g 218 g 225g 260g
電池種類 充電式鋰電池 充電式鋰電池 充電式鋰電池 充電式鋰電池 充電式鋰電池 充電式鋰電池 充電式鋰電池
電力供應 15 hrs 14 hrs 14hrs 14 hrs 7 hrs 7 hrs 8hrs
IrDA Yes Yes Yes   Yes Yes  
連接座介面 USB USB Serial   USB USB USB
下游經銷商 Leo 群環 群環 群環 鼎盛科資,米迪亞,立信 鼎盛科資,米迪亞,立信  

表二 Palm OS比較表
產品 3com
Palm V
3com Palm Vx

 

3com Palm
m100

 

3com Palm IIIc 3com
Palm IIIe
TRG Pro Hand
spring Visor
Hand
Spring Visor
Hand
Spring
Visor
IBM
WorkPad
C3
Sony Clie
Peg
S500C
規格           Prism Delux Platinum      

Palm
OS
3.1 3.51 3.5 3.3 3.51 3.5.2H 3.1 3.5.2H 3.5 3.5 3.5
CPU

Intel
Strong Arm 206MHz
Intel
Strong Arm 206MHz
NEC MIPS 70MHz Intel
Strong
Arm
206MHz
NEC VR41
22 MIPS
(150
Mhz)
NEC VR41
22 MIPS (150 Mhz)
HITA
CHI
HS3
133MHz
(131
Mhz)
16MHz DragonBa
ll 20MHz
16MHz
ROM
24MB 16MB 16MB 16MB 16MB 16MB 16MB 16MB 2MB 2MB 2MB
RAM 16MB 32MB 16MB 32MB 16MB 32MB 16MB 32MB 2MB 8MB 2MB
CF
擴 充
內建(Type I) 外掛 (1,400) 內建 外掛 (1,400) 有(MM C/SD) Type I/II 無法擴充 無法擴充 無法
擴充
螢幕


240*32
0 15色
灰階

240*32
0 4096
色TFT
240*3
20 15 色灰階
240*32
0 15色
灰階
240*3 20 TFT
65535 Color
240*3 20
TFT 65535 Color
240*3 20 彩色 240*320 TFT 16色黑
白灰階
16色黑白
灰階
16色黑
白灰階
尺寸 (cm)
13.4*8.2
*1.47
12.98*8.3
*1.57
13*7.85
*1. 57
  12.8*
8.18*
1.88
13.1* 8.3*2.0 13*7.8
*1.6
13*8.6*2.0 11.5*7. 7*1.0 11.5*7.7*
1.0
11*7.7*1.5
重量
150 g 170g 150g 163.5g 218 g 225g 260g 250g 115 115 115g
電池 充電式 充電式 充電 充電式 充電 充電 充電 充電式鋰 充電式 充電式鋰 4號鹼性

種類


鋰電池 鋰電池 式鋰
電池
鋰電池 式鋰電池

式鋰
電池

式鋰
電池
電池 鋰電池 電池 電池
電力
供應
15 hrs 14hrs 14 hrs 14 hrs 7 hrs 7 hrs 8hrs 10 hrs 21天 21天 21天
IrDA   
Yes Yes   Yes   Yes Yes   Yes Yes Yes  
連接  
座介
USB USB Serial   USB USB USB Serial Serial Serial Serial
下游 經銷商 Leo 群環 群環 群環 鼎盛 科資,
米迪
亞,立
鼎盛科資, 米迪亞, 立 信     展碁 展碁 展碁









〈註:HP 尚在評估其PDA產品──Jornada 的引進〉

Palm策略

按照 Palm 自己本身的研發策略,Palm 公司要讓 PDA 的產品成為「從個人電腦上最必要的功能拉出來成為一個掌上型電腦」,所以 Palm 系列的 PDA 都是四個基本按鈕:電話簿、行事曆、待辦事項和記事本,所以現在流行的如聽取 MP3、無線連線、數位相機、錄音的功能……等都是外接式的(以 Palm 自行研發的產品來看),因為 Palm 公司認為這些功能不是每個使用者一定會用到的,所以就沒加進去。


是故 Palm 在製作作業系統 Palm OS 的時候,提供了省電、速度不需太快速的 CPU 來設計為其解決方案,由於非速度考量,這個時候 Motorola 的 CPU 「 DragonBall 」就成為 Palm 系列作業系統的最佳合作伙伴(平均每顆售價約 8到10 美元)。


微軟策略

相對於Palm OS,微軟的 PDA 作業系統 WinCE 則是縮小型的 Windows 作業系統,所以除了一般的應用程式之外,多媒體、音效、網路連線的功能就成了微軟的設計方向,在這樣的需求下,CPU 的 Loading 值相對的就會更加吃重,以 Motorola 初代的 CPU 速度 20MHZ 而且根本跑不動,於是微軟把 PDA 的定義設為「沒有鍵盤的電腦」,所以微軟認為以 WinCE 為作業系統的 PDA 稱號應叫「HPC」(Handhel PC,手持式電腦)。


在強大功能的需求下,微軟採用了 Intel、NEC、Hitachi 的晶片當做 PDA 的 CPU,相對地速度從100MHZ 以上起跳,所以和 DragonBall 的速度比較起來要快得太多了。可是速度並不代表一切,在如此強大的需求下所設計出的 PDA 都有一個很大的致命傷:蓄電力不強(Palm 作業系統的 PDA 最少都可以待電五天,而WinCE最多只有八個小時)。成為日後各款消費性產品相互競勢的重點。


下一代CPU的發展趨勢

隨著版本的更新,現在 Palm OS 和 WinCE 的較勁版本是 Palm OS 5.0 和 Pocket PC 2002,而這兩個作業系統所選擇的CPU也和先前的CPU完全不同,成為市場關矚的焦點,不論是性能要求或是價格促銷,都顯示PDA專用的CPU商場戰爭相當猛烈。


多媒體化

Palm OS 5.0 終於跳出了「無多媒體」的界限,在這一代的版本直接支援藍芽、全彩螢幕、和多媒體的應用,也因此不能再用原有的 DragonBall 當做 CPU 的晶片(因為該系列最快只有 66MHZ,無法應付龐大的資料量和速度),於是採用「 ARM-based 」的晶片,由於 ARM-based 是一種規格,所以Motorola、Intel、德洲儀器都有晶片可以支援,相對的變化也比較大。


Pocket PC 2002 更不用說了,Microsoft 在這一代的作業系統製作目標就是「效率」和「穩定度」,而且配合微軟的「.net 」策略,更需要加大的晶片來推,所以 Intel Xscale 的晶片成為唯一的選擇,因為它的執行速度可高達 400MHz,其速度是現有 WinCE 作業系統 PDA 的兩倍以上,而且耗電量一樣,透過網際網路的連線功能,Pocket PC 2002的PDA甚至可以遠端搖控伺服器進行動作。


結語

迄今市面上主流的PDA CPU架構主要仍以Intel與ARM為首;無論是Palm OS 5.0為作業系統的PDA、或者是Pocket PC的PDA,都是要以「多媒體化」的走向來做發揮。這對向來不重視多媒體這一塊的 Palm 而言,可說是突破性的嘗試,而原本就已經朝向多媒體發展的 WinCE 介面PDA,要往更高效率的層面發展,所以兩者之間的戰爭將在2003年開始見真章。


不過,這兩個敵家的 CPU 發展方向都是 Intel 得到最大的利益,因為不管是 ARM-based


或者是 Xscal,都是 Intel 可以提供的。站在全球電腦有 80% 是以微軟為作業系統的立


場下,以微軟為作業系統的 PDA 有可能會在最後勝出,可是是否每個使用 PDA 的人都「


迫切需要」這些功能就見仁見智了。


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