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淺析Tablet PC之組件
 

【作者: 陳隱志】   2001年11月05日 星期一

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Microsoft以往擅長的領域在於PC單機市場,而在Netscape(網景)被AOL(美國線上)併購後,Microsoft也等於獨佔了個人單機網路軟體的市場,但是PC軟硬體與應用的發展走緩也使Microsoft產生危機意識,新版的作業系統號召力不如以往,Windows 3.1的使用者全面換成Windows 95,但後續的Windows 98、98 SE、Me等等都無法完全取代Windows 95,形成新舊多版作業系統並存的情形。


PC硬體發展成熟,接下來看好的則是資訊家電IA,凡是能夠存取與連接網際網路的電子裝置都可以稱作IA,目前幾項較主流的包括個人數位助理(PDA)、MP3隨身聽(MP3 Player)、智慧型電話(Smart Phone),電視遊樂器(Game Console)、機頂盒(Set-Top-Box)等等,這些裝置只要能連接上網際網路,並運用網際網路上的資料進行應用,就被稱為是資訊家電,因此微軟也開始拓展自身在這些IA領域的作業系統發展,PDA方面有Windows CE/Pocket PC,SmartPhone方面有正在發展的Stinger(刺針),電視遊樂器則是XBOX(使用特殊版的Windows 2000)。


新裝置新熱潮

Microsoft除了往嶄新的硬體上發展軟體(微軟的第一步都是先佔據最關鍵的軟體:作業系統)外,自己也在摸索各種殺手應用(Killer Application)的可能,例如WebTV希望能用電視上網,使微軟的軟體能從書房普及到客廳,而2000年6月隨著Microsoft發表.Net願景架構時,也順帶發表了Microsoft的Tablet PC概念,希望此一硬體裝置能帶來資訊軟硬體的新一波熱潮。


Tablet PC的推出用意

「Tablet」英文字的原意為「刻寫板」,或是用來刻文字的「匾」、「碑」,材質為木頭、象牙等,也因此有人將Tablet PC翻譯成「平板型電腦」,與現有「桌上型電腦Desktop」、「膝上型電腦,Laptop」「筆記型電腦,Notebook」、「掌上型電腦,HPC」等稱呼相配。。


Tablet PC類似一般工廠盤點人員、巡班護士、體育教練等所隨身攜帶的記錄板,即是經常用來手寫一些紀錄用的墊板,Microsoft仿照類似的概念,但不再是一般的紙張手寫,而是一個可作手寫辨識的電子裝置,使用者的記錄可以透過手寫辨識立即辨識成電子檔文字,方便作進一步的資料運用。


根據微軟自身在WinHEC上的說法,Tablet PC具有以往紙張記錄板方便性,以及現有PC的強大功能,容易隨環境調整,並且合乎人體工學的造型設計等等。筆者認為更簡而言之,即是結合個人數位助理的手寫方便性,但又能提供筆記型電腦的強大運算與應用程式,但又比筆記型電腦輕巧的一種新款PC。


微軟對Tablet PC的要求

雖然微軟公司有滑鼠、搖桿、動力方向盤等硬體產品,但是微軟畢竟是一家以軟體為主的公司,因此微軟於.Net、Comdex Fall或WinHEC會場上所展示的Tablet PC示範機,只能算是概念可行性的驗證品,微軟自身也是如此想,並稱此之為「proof of concept」(概念證明)。


微軟說明用的Tablet PC展示機是一個真的可以運作的電腦,由於此機算是第一個實現Tablet PC概念的機種,因此我們也先看看它的具體硬體規格為何:


1. 處理晶片:全美達(Transmeta)公司的克魯索(Crusoe)晶片TM5600型,時脈600MHz;


2. 記憶體:128MB SDRAM,採144pin SO-DIMM規格,克魯索晶片內建記憶體控制器,此控制器只支援筆記型電腦用的144pin SO-DIMM,所以Tablet PC示範機使用克魯索晶片非得用SO-DIMM記憶體模組不可。


3. 硬碟:2.5英吋,10GB EIDE介面


4. 晶片組:揚智(ALi)M1535D+超級南橋晶片,克魯索晶片只建議搭配ALi M1535D+的南橋晶片,所有Cruseo晶片的示範設計皆是,至今未改變。


5. 顯示器:10.4英吋液晶


6. 尺寸:279mm x 216mm x 23cm(11英吋x8.5英吋x0.9英吋)


7. 重量:1400g(309磅)


8. 作業系統:Windows XP Professional專業版


由於只是概念的驗證,談不上具體的硬體設計參考(Hardware Design Reference),所以微軟也表示硬體廠商仍有很大的設計創意之發揮空間,不過仍有幾個大要點是必須滿足的,以下是微軟對Tablet PC的一些要求與規範:


1.外出攜帶的電池使用時間須4小時以上


2.處理晶片的運作時脈須400MHz以上


3.記憶體容量須128MB以上,甚至最好能到192MB


4.須具有主動式數位板:Digitizer


5.「Legacy-Free」的設計,即是沒有傳統的Printer Port、Serial Port等


6.開機不能慢於6秒,省電狀態恢復到運作狀態須在2秒以內


7.外型與顯示部分沒有強制規定


8.須有硬碟


要求與規範用意

CPU/RAM/HDD

接著讓我們來推敲微軟為何要對Tablet PC作如此的規範,其中最關鍵的硬體資源要求方面,處理器要400MHz以上,記憶體要128MB以上,硬碟必備而且容量要10GB以上,這些要求說穿了就是針對微軟最新的作業系統:Windows XP所設,微軟預計要在Tablet PC上配置Windows XP Professional專業版,而非功能、規格較簡易的Home家庭版,所以128MB要求由此而來。


另外CPU方面的400MHz要求,除了Windows XP作業系統本身的基本運作需求外,Tablet PC的手寫辨識、語音辨識等也需要耗用CPU運算資源,因此高時脈是必須的,況且也可能要執行Office XP之類的應用程式等。


愈高效能的CPU所需耗用的電力就愈兇,這也是目前筆記型電腦用的CPU始終在時脈上無法與桌上型同步的原因,因為外出攜帶的電池電力有限,CPU 300MHz的筆記型電腦可以用3小時,600MHz的機種可能就只能用1.5小時,Intel對於CPU的省電改進大多是用更精密的製程來解決,不過製程提升對時脈的增加有很大的助益,但對省電的改善卻始終嫌不足。


執行x86指令的迷思

微軟除了要求400MHz以上的CPU才足夠運作使用Windows XP的Tablet PC外,還要求能出外攜帶使用超過4小時,如此才可滿足外出使用的實用性,微軟方面對此點也有所表示:「雖然微軟所展示的Tablet PC所用的處理器為Transmeta公司的Crusoe晶片,但事實上只要達到400MHz以上,外出可用4小時以上,認為一家公司的處理晶片都可以」。


關於微軟的此點要求,筆者比較有疑問的地方在於「400MHz」並不客觀,Tablet PC的作業系統為Windows XP,因此非得使用x86 CPU才行,Transmeta的Crusoe晶片時脈雖高,但執行x86指令是透過CMS轉譯系統所達成,效能必有折損,而其他的x86 CPU還有Intel Mobile Pentium III/Celeron、AMD Mobile Athlon 4/Duron/Athlon XP、VIA III/C3,這些都有超越400MHz的版本,另外不及400MHz的大多為整合型晶片,且多半用於現有IA產品上,如ST STPC、NS Geode GX1/SCx200、SiS SiS550等等,純以時脈來要求並不客觀,NS GX1雖可達333MHz,但由於運算核心內部僅一組整數運算單元,縱然是高時脈仍有其效能限制,VIA C3的情形也類似,而SiS SiS550雖是266MHz,但核心為三組整數單元,因此整體效能可以超越許多同時脈的處理器。


因此筆者個人認為應當是以每秒能執行多少個x86指令,以及在手寫與語音辨識時,每秒能執行多少MMX或其他多媒體指令的方式來要求,才較為精確、客觀。


Windows XP介面茫點

關於記憶體與硬碟的部分,與WebPAD相比,Windows XP所需的128MB RAM、10GB HDD可說是資源龐大,因為一般使用QNX、Embedded Linux、或Windows CE作業系統的WebPAD,大多只有32MB或64MB的記憶體,且大多沒有硬碟,至多以快閃記憶體(Flash Memory)組湊出ATA介面的類硬碟。


不過這並不要緊,一方面記憶體與硬碟價格大跌,對原本製造WebPAD的廠商今日若轉做Tablet PC,成本上也僅追加一些,而對原本製造筆記型電腦的廠商更是完全相同,此外視記憶體價格的寬裕度,Tablet PC也可能採192MB或更高容量的設計。


若以微軟的Tablet PC展示機而言,由於該機使用Crusoe晶片,該晶片內含記憶體控制器功能(類似晶片組中的北橋晶片),可直接連接記憶體,不過Crusoe當初設計僅定位於超薄、超省電型的筆記型電腦,所以只支援144pin SO-DIMM設計的SDRAM。另外也有人認為Tablet PC可能會與PDA一樣,以能源考量採用較SDRAM省電的EDO RAM。


如此看來,Tablet PC類似超薄筆記型電腦的設計,為節省體積,使用SO-DIMM的記憶體模組是勢在必行的,如果是低成本訴求的Tablet PC,可能直接將記憶體焊接於主機板上,而僅裕留一個模組擴充槽,甚至完全不留,高階的Tablet PC應當會採行兩個SO-DIMM擴充槽的設計。至於硬碟部分,也是類似筆記型電腦的設計,使用2.5英吋的硬碟,如果要更精巧的話,則可以使用PCMCIA Type III的硬碟,不過筆者認為可行性不大,因為PCMCIA Type III的硬碟仍持續不斷地式微中,並非是大量生產的主流產品,如此將不利於推廣,且速度與容量皆有其限制,唯一優點在於省體積與省電上。


BIOS/SIO

Tablet PC在BIOS方面沒有特別要求,但展示機用的是Phoenix公司的NoteBIOS v4.0,是比較省電、比較適合筆記型電腦的BIOS。


在Super I/O與南橋晶片方面,由於展示機使用Crusoe TM5600型晶片,Transmeta公司的晶片一向搭配ALi(台灣揚智)的超級南橋晶片:M1535D+,除了具有南橋晶片的功能外也有Super I/O(以下簡稱SIO)的功能,也是目前公認最省電的南橋晶片之一。


雖然Tablet PC用的是M1535D+晶片,但事實上僅用上USB、IDE、APM/ACPI、AC'97(軟體音效)等功能,關於SIO方面的功能都未用到,包括印表埠、遊戲埠、串列埠等等,理由是微軟本來就主張Legacy Free,即這些ISA架構以下的介面都將廢除,這樣的理念從PC99規格書上即可看出,桌上型、筆記型如此奉行,平板型自然也相同,因此Tablet PC的最低速介面應當是USB。


手寫辨識、語音辨識

Tablet PC最標榜的即是手寫輸入功能,並且透過辨識軟體能將手寫字辨識成真正的電子文字,因此「主動式數位板:Digitizer」成為Tablet PC必備的組件,不過微軟沒有規定整個顯示器是否都要能手寫,可能是因為技術與成本考量而有的作法。


至於Tablet PC的語音辨識部分,筆者認為手寫辨識是Tablet PC最大的技術挑戰與特色,而語音辨識則會是Tablet PC最不實用的功能,因為外出使用的情況下很難避免環境背景雜音,不大可能精準辨識,而且也相當耗用CPU運算資源,或許此一功能僅用於簡單的軟體操作(如開視窗、複製、貼上等)而非具體的文字輸入。


Tablet PC的顯示部分與手寫辨識有很大的關係,微軟的展示機用的是10.4英吋TFT LCD(解析度:1024x768),如果Tablet PC強調省電,則可能採用被動光源的液晶設計,即是將LCD背後的光管抽離,以此省去光管的耗電,另外若為追求低成本,LCD表面的防護玻璃也將逐漸朝便宜的塑膠努力之,此點與WebPAD很類似。參考(圖一)。


《圖一  WebPAD與Tablet PC最大的差異在於手寫辨識功能》
《圖一 WebPAD與Tablet PC最大的差異在於手寫辨識功能》資料來源:陳隱志攝

反應時間

微軟對於Tablet PC操作的流暢度也有其具體要求,由於已經要求採行Legacy Free的設計,所以開機過程中可以省去對低速I/O介面與裝置的檢測,自然可以加快開機時間,微軟要求6秒鐘內必須開啟完畢。


另外微軟也規定Tablet PC從省電狀態恢復到運作狀態須在2秒以內,筆者認為這應當是Suspend to RAM狀態下的恢復,而非Suspend to HDD,Suspend to HDD不大可能在2秒鐘內回復,主因在於硬碟的傳輸速度,硬碟將資料傳回記憶體的速度多半會超過2秒鐘。


外型與重量

微軟的Tablet PC示範機尺寸為279mm x 216mm x 23cm(11英吋x8.5英吋x0.9英吋),重量1400g(309磅),不過微軟沒有強制要求外型,只要求順手好拿、符合人體工學即可,至於重量則建議在「2.25磅至2.5磅」間較為理想。


在外為Tablet PC,在家為Home PC

Tablet PC在外出所仰賴的輸入、操作方式即是手寫,並沒有鍵盤(有人甚至戲稱Tablet PC就是沒有鍵盤的超薄筆記型電腦,超薄筆記型電腦除硬碟外捨棄光碟與軟碟等週邊),但是微軟表示Tablet PC可以在回家或辦公室後,將Tablet PC插置於「Cradle」上,然後與其他桌上型電腦的週邊連接,如光碟、軟碟、印表機、滑鼠等,與家用電腦無異,並且Cradle也具有充電座的功能,不過筆者猜測此一作法可能僅適用於高檔的Tablet PC,或將Cradle視為選購配備等。參考(圖二)。


《圖二  手寫功能已經廣泛用於PDA/HPC的產品上》
《圖二 手寫功能已經廣泛用於PDA/HPC的產品上》資料來源:陳隱志攝

其他功能

無線傳輸

在WebPAD中無線功能是最被強調的,但在Tablet PC中沒有特別強調,不過仍是具備的,作法上可能是用PCMCIA或Compact Flash等插槽連接RF模組,以此方式實現Tablet PC的無線通訊功能。


Tablet PC不如WebPAD強調無線的原因,是Tablet PC本身以Windows XP為作業平台,有豐富的應用程式可以使用,且主要是針對手寫工作與應用,而WebPAD則不同,WebPAD主要功能即是提供瀏覽器瀏覽HTML網頁,因此非連上網際網路不可。


RF收發模組在現有手持式電子裝置中也是較為耗電的部分,而採用PCMCIA或Compact Flash Type II插槽來更換無線模組有其好處,目前無線通訊規格仍屬紛亂,Wireless LAN有Bluetooth、IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b,Wireless WAN也有GSM、GPRS、PHS、CDMA/WCDMA等等,因此彈性搭配無線通訊模組是較適宜的作法。


另外在有了RF無線收發模組後還需要紅外線傳輸(IrDA)嗎?此點則完全依據廠商的取捨而定。


輸入用InkWriter,輸出用ClearType

除了Tablet PC所採用的資訊零組件外,我們也稍稍探討一下微軟除了Windows XP之外還用上哪些技術在Tablet PC上,關於Tablet PC的手寫、語音辨識功能,在Windows XP/Office XP中已是標準功能,此一辨識功能是自微軟於1996年併購Aha! Software公司後,由該公司的手寫辨識軟體InkWriter(1993年推出)中取得。


另外為了在特殊液晶顯示器上顯示清晰的字型,微軟也特此開發ClearType字型,並於1999年8月發表此一技術,此種字型特別適用於電子書閱讀器與Tablet PC上,而微軟是於1999年正式進行Tablet PC的計畫。


商品化的Tablet PC由誰推出?

目前確定會設計、製造Tablet PC的廠商,包括有台灣的宏碁(acer)、美國的康柏(COMPAQ)、日本的富士通(Fujitsu)、新力索尼(SONY)、以及東芝(TOSHIBA),並且預計正式商品化的Tablet PC將於2002年推出。


Tablet PC之定位與應用

依據微軟的說法,Tablet PC用於走廊上班族、創意工作者、知識工作者等,另外微軟認為在開會時帶筆記型電腦出席,並且將心神都放在筆記型電腦上,是對與會者很不禮貌的,如果用Tablet PC則無此一困擾。


另外Tablet PC也可取代以往的倉庫盤點機、醫師行動診斷/記錄器(數位醫療助理)、電子書閱讀器,定位則在PDA/HPC與Notebook/Laptop間。


筆者自身認為,微軟致力於讓人們更方便地取得、使用、應用資訊,而不在意用的是PC還是手機,是電視還是電視遊樂器,WebTV就是嘗試讓使用者擺脫在電腦桌、辦公桌、書桌前正襟危坐地使用電腦,不僅無法持久,還相費耗費精神與體力,舒服地在大沙發上,面對大螢幕,用著與遙控器一般方便的鍵盤,如此舒服地使用,才能讓資訊更普及地被使用。


Tablet PC擺脫不了鍵盤?

Tablet PC最大訴求是紙張記事本般的方便,不需要筆記型電腦的鍵盤,只需類似PDA的手寫即可,但使用過Tablet PC原型機(Prototype)的使用者感言:辨識效果很沮喪,想回頭用鍵盤,鍵盤速度也比較快。


因此筆者認為Tablet PC也會有選購用的行動鍵盤,畢竟Palm PDA都有其專屬鍵盤,既使Tablet PC標榜不用鍵盤,但遷就使用者習慣下,提供此一選購配備是可以想像的。


結語

說穿了,若不是使用Windows XP,軟硬體組件選擇可以更多,更容易,WebPAD就是這樣!或許MS可以考慮用新版Windows CE或Windows XP Embedded也不錯!至少支援的硬體較多,CPU可以用MIPS、StrongARM、PowerPC、SuperH(SH3/SH4)等等,應用程式限制一下即可,記憶體、硬碟等也可以大幅縮減


筆者認為將現有已經多媒體、彩色化的手寫PDA,加大Size,反而比較容易達到概念上的要求,畢竟不是所有傳統手寫板都是A4 Size,有的比較小本,外出不可能作簡報、設計Access表格關連吧?不需要相容Win32應用程式,用用Windows CE與幾個特別的應用程式即可。


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