笔记本电脑的构成 1994-01-07 笔记本型微机在外形上已完全不同于配着通用CRT显示器、标准机箱和键盘的传统台式微机。其突出特点就是轻、薄、小、巧，一台合起来的笔记本型微机，其长、宽尺寸相当于A4复印纸的大小，厚度约3～5cm，就象一本厚杂志。如同翻开杂志，向上翻起上盖，就会露出操作键盘，而上盖本身又是显示屏幕。整台机器的重量，连同机内充电电池，大约只有3公斤左右。要将这样体积和重量的一台计算机放入随身的公文包中，已不是什么困难的事情了。实际上正在不断推出的各类笔记本型微机，体积和重量还在不断下降。 笔记本型微机虽然在外型上变得与台式微机不同，但仍保持了原来的功能。它不仅能运行台式微机上的软件，而且还配备了与台式微机一样的各种标准接口，所以能够连接各种与台式微机配套的外部设备。 不同厂家生产和笔记本电脑，在外观、内部结构、接口配置等方面都不完全相同。如要深入了解某一机型，需阅读与其配套的有关资料，如操作使用说明书等。 二、笔记本电脑的主要部件 有人形容笔记本电脑是“麻雀虽小，五脏俱全”，这其实是十分恰当的比喻。它虽轻便小巧，却集电路板、软盘驱动器、硬盘驱动器、显示器、键盘、输入输出接口、电源等多种部件于一身，几乎台式微机上的所有部件都能在笔记本微机上找到。如果说存在什么差别，那就是集成度更高，体积更小，重量更轻，耗电更省。 1.主机板 台式微机内部电路由一块母板和若干块功能板组成。母板上带有5～8个标准插槽，在这些插槽中分别插入存贮器卡、软/硬盘驱动器控制卡、显示控制卡、串/并行接口卡……等，即构成一套完整的计算机电路。 笔记本电脑内部，一般采用单板结构，将中央处理器(CPU)、存贮电路、软/硬盘控制电路、显示控制电路、输入/输出控制电路等，全部安装在一块电路板上，这就是主机板。 主机板相当于笔记本型微机的心脏部分。从安装在上面的中央处理器型号、存贮器容量和控制电路芯片，基本上可以看出一台笔记本型微机的性能指标，而主机板的设计制造工艺，直接影响笔记本型微机的可靠性。 主机板要装入笔记本电脑内部，所以面积受到限制。为尽量缩小板面积，安装在笔记本电脑主机板上的集成电路芯片，全部采用扁平封装型式，与台式微机常用的双列直插封装相比，占用面积小得多。大量的电路被集成到几片芯片的内部，使一片芯片的引脚数也大大增加，有些芯片的引脚达到200多条。板上的电阻电容等元器件，已变得微型化，体积只有米粒般大小。如此精密的器件，采用传统的手工焊接方法已无法保证其质量，所以笔记本微机的主机板采用表面安装技术，使用专业焊装设备焊装。 为将全部电路芯片和元器件装在一块板上，主机板必须采用多层印制电路板。只有几毫米厚的电路板却包括数层(通常为6层左右)，每层都布有连接电路的导线，有些导线的宽度和线间距小到只有零点几个毫米，这对印制电路板的制作，有很高的要求。 2.软盘驱动器 软盘(Floppy Disk)是计算机上广泛应用的磁性存贮介质，对软盘进行数据存取的设备就是软盘驱动器(Floppy Disk Driver)。 目前微机上广泛应用的软盘有二种规格。即5.25英寸和3.5英寸(指软盘的直径)，而每种规格的软盘又根据其所能存放的数据量，即软盘容量，被分为双面双密度型和双面高密度型两种类型。 5.25英寸软盘和3.5英寸软盘使用的驱动器不同。在台式微机上，曾大量使用5.25英寸软驱。但新的机型一般同时安装2种驱动器。 笔记本电脑采用了3.5英寸软盘驱动器。3.5英寸超薄型软驱厚度只有10毫米左右，其体积小、重量轻、耗电省，很受使用者的欢迎。考虑到早期台式微机只带5.25英寸软驱，有些笔记本电脑还设计了一个外接5.25英寸软驱的接口，必要时可以外挂一台5.25英寸软驱，这样就可以和内装的3.5英寸软盘驱动器相互传递软件和数据。 3.5英寸软盘采用硬质塑料套，不会折伤盘片，并在存取口上加了防护罩，可防止由于灰尘污染或手触摸造成数据丢失。与采用软质纸套、又无防护罩的5.25英寸盘片相比，盘片小、容量大、可靠性高、便于携带。 3.硬盘驱动器 硬盘驱动器简称硬盘，由磁性盘片、读写电路和驱动装置等组成。因为盘片已固定封装在内部，所以也叫固定盘(Fixed Disk)。 硬盘的容量远远大于软盘，而且存取数据的速度也比软盘快得多，所以硬盘是微型计算机用来存放大量软件和数据的外部存贮器。 台式微机开始采用的是5.25英寸硬盘，后来又出现了3.5英寸硬盘，这两种规格的硬盘体积和重量都太大，无法装入笔记本式微机中。 笔记本电脑中使用的硬盘规格为2.5英寸，封装后的长宽尺寸仅相当于普通扑克牌的大小，而厚度比一付扑克牌还要薄一半。其重量和体积都远非台式微机所用硬盘能比，而其存取数据的速度，与台式微机的硬盘不相上下。 早期的2.5英寸硬盘容量一般为20M和40M，后来很快就出现了60M、80M等，现在装有120M硬盘的笔记本电脑已很平常。由于体积上的问题，笔记本型电脑中只能装入一台硬盘，所以对使用者来说，硬盘的容量应尽可能大。 近来国外已有厂家针对笔记本电脑，推出了1.8英寸的硬盘。硬盘的微型化，将会使笔记本型微机变得更轻更小。 4.显示器 台式微机上使用的CRT显示器画面清晰，视角大，但体积、重量、耗电都很大，无法用于随身携带的笔记本微机。目前笔记本微机上主要采用厚度小、重量轻，耗电又很低的液晶显示器，简称为LCD。 最初的LCD为反射型(Refective LCD)，即屏幕本身无光源，完全由屏幕反射外界光线进行显示，所以操作时对环境光线有要求，在明亮场合可以使用，当光线较暗时，就无法看清屏幕上内容。 为弥补反射型液晶显示器的不足，LCD生产厂家改进了设计，给屏幕装上照明光源，使画面变得更清晰。目前采用的光源，一般是冷阴极萤光管，简称为CCFT。早期的灯管装在屏幕的后方，称为背光(back light)。随着各项技术的改进，现在将灯管安装在屏幕侧面，也能得到与背面安装相同的效果，却使屏幕厚度变得更薄。有人将侧面照明称为缘光或侧光(Side light)，但也有人由于传统的原因，仍称其为背光。 单色LCD显示器只能显示出黑白图像，图像中不同的色彩被表现成深浅不同的层次，通常称为灰度。灰度级别反映了显示画面层次的能力，例如32级灰度与16级灰度相比，图像层次更加丰富。 单调的黑白画面，无法满足用户对色彩的要求，使用彩色LCD已成为笔记本电脑发展的方向。现在市场上用于笔记本型微机的彩色LCD可分为无源矩阵(Passive Matrix)和有源矩阵(Active Matrix)两大类。 无源矩阵技术是将LCD屏幕划分为行和列相交的矩阵，每个行和列的交点是一个基本象素，当行电极和列电极同时加上电信号时，位于交点上的象素就发“亮”，而未通电部分则“暗”，从而产生出图像。矩阵的行数和列数决定了屏幕垂直和水平方向的象素数，也就是分辨率。对于彩色LCD，每一个象素包含了通过红、绿、蓝滤色器产生的三个子象素，在行方向上引出的电极数是行数(垂直方向象素数)的三倍。 有源矩阵彩色LCD的每个像素也包含了三个子像素，但每个子像素是一只独立晶体管。以640×480分辨率的VGA标准显示屏为例，全屏共有921600个晶体管，即晶体管数为像素数的3倍。每个晶体管单独通电，三个子像素组合在一起，产生出不同的颜色，从而形成清晰的彩色图像。 这两种彩色LCD各有所长。无源矩阵LCD生产成本低，价格便宜，耗电省，重量轻，其缺点是显示移动的图象时，会出现阴影，图象变得模糊，另外亮度低，视角也比较小。有源矩阵彩色LCD图像清晰，色彩鲜明，亮度高，无阴影，视角也比较大，主要缺点是生产成本高，价格比无源矩阵LCD贵2～3倍，另外耗电量和重量也比较高。生产无源矩阵LCD和有源矩阵LCD的厂家，都在努力改进其产品，以争夺笔记本电脑这一前景广阔的市场。 5.键盘 笔记本型微机大多采用83键超薄型键盘。与台式微机上使用的101键键盘相比，键数少了很多。但通过特殊功能键和“嵌套键”，配合键盘管理程序，仍能实现台式微机键盘的功能。 ①字符键 字符键包括10个数字0～9，26个英文字母A～Z，加上空格和常用的标点符号。这是键盘中排列最标准的部分,几乎所有的电脑、终端、电子打字机的键盘,这一部分排列都是一致的. ②功能键 功能键位于键盘上方(F1～F12)，可以在应用软件中，由编程序人员定义这些键的功能，完成特定的操作。 ③编辑键 编辑键中的〈Ins〉和〈Del〉键分别用于在光标处插入和删除字符，反“T”型分布的四个光标控制键〈↑〉、〈↓〉、〈→〉、〈←〉用于按指示方向在屏幕上移动光标。其余的〈Home〉、〈End〉、〈PgUp〉、〈PgDn〉一般在不同的应用程序中，被赋与特定的功能。 ④嵌套键 嵌套键实际上是字符键中的一部分。因这些键具有多重定义，很象是一个嵌套在里面的小键盘。嵌套键在不同的场全，分别可实现字符键、数字键或编辑键的功能。其作用是在83键中，模拟出101键盘的右侧的副键盘，从而保证台式微机上使用了副键盘的应用程序在笔记本型微机上也能运行。 ⑤特定功能键 特定功能键一般被系统软件定义了特定功能，其中〈ESC〉、〈Ctrl〉、〈Alt〉、〈Shift〉、〈Caps Lock〉、〈Prt Sc〉、〈Pause〉、〈Bksp〉和〈Enter〉等键与101键中的同名键相对应。而位于键盘左下方的〈Fn〉键，则是笔记本型微机键盘上独有的特殊功能键。 〈Fn〉键用于扩展83键的功能，以实现101键的操作。 83键超薄键盘的厚度只有10毫米左右，所以键的行程(Key Storke)__即键由按下至闭合的距离就变得很短，有些键盘行程只有3毫米。对用惯台式微机的用户，往往觉得笔记本型微机键盘手感不佳。有些笔记本型微机为弥补这一问题，提供了一个外接101大键盘的插口，在办公室工作时，可以连一个大键盘，以获得更舒适的感觉。 6.输入输出接口 输入输出接口简称为I/O接口，是计算机与外部设备相连接的界面。因笔记本式微机配有与台式微机相同的接口，所以可以连接几乎所有台式微机使用的外部设备。 并行接口是一个25芯D型孔状插座，称为Centronics标准接口。由于以前一般用此接口连接打印机，所以也有人称其为打印机接口。实际上如今能与其相连的外部设备已远不止打印机一种，象并口外接软盘驱动器，并口外接活动硬盘、并口网络适配卡、并口绘图机等设备都可通过并口与笔记本型微机相联。 串行接口是9芯或25D型针状插座，笔记本型机一般采用9芯形式。COM1和COM2分别标志第一个串口和第二个串口(有些笔记本电脑只配了COM1)。通过串行接口，可以连接鼠标器、调制解调器、绘图机、串行打印机、计算机终端等多种设备。 外接VGA显示器接口，使笔记本式微机可以带上一台彩色VGA显示器。即使是用单色LCD的笔记本电脑，在办公室或家中，外接一台显示器，就能看到彩色图象。 台式微机内部一般可插入数块XT或AT标准的电路卡，来扩展微机的功能。但笔记本微机因体积太小，没有这种能力。有些牌号的笔记本型微机在机箱上带有一个AT总线(或XT总线)接口，利用此接口可以外挂一个扩展箱，以插入AT或XT标准电路卡。但需注意，由于目前笔记本微机总线接口的排列尚无统一标准，不同厂家的扩展箱一般无法互换。 为了使不同牌号的笔记本电脑能有统一标准的扩展插口，越来越多的电脑生产厂家开始采用PCMCIA(PC存贮卡国际协会)卡。PCMCIA标准规定了接口总线插槽的规格及信号定义，同时也规定了插入的塑封集成电路卡的规格。每块电路卡的尺寸与一张信用卡大小相近，厚度只有几个毫米，在里面封装了针对特定功能设计的电路和半导体器件。只要将相应的集成电路卡插入PCMCIA标准插槽中，配合相应的软件，即可完成扩充内存、连接网络、数据通讯、FAX通讯等功能，甚至已有公司推出了可装入PCMCIA卡中的硬盘。当前PCMCIA卡在笔记本型微机上主要用作外部存贮器，因卡上带有断电保护装置，断电后卡上数据不会丢失，所以可用它代替软盘保存数据。 由于具有统一的标准，只要带有PCMCIA插槽，不同功能的PCMCIA卡，就可以在不同厂家不同型号的笔记本微机上使用。这不仅使笔记本微机的功能扩展变得简单，而且还有通用性。随着硬件和软件标准化的逐步完善，PCMCIA接口很可能成为笔记本微机的标准接口。 7.电源 笔记本型微机的供电系统比台式微机有更高的要求。考虑到便携和有利于散热，笔记本电脑的电源适配器通常独立于主机，交流电由适配器变换成直流电，供主机工作，很多厂家将主机输入直流电压定为12V，这样可直接利用汽车蓄电池供电。 因世界各国采用的交流电压标准不同，笔记本型微机的电源适配器一般要能适应100V…240V的交流输入，这样用户不论走到何处，都不必为电压标准的不同而烦恼。 电源适配器除为主机供电外，还兼有为机内电池充电的功能。在没有交流电源的地方，可以由电池支持机器工作。为防止长时间充电造成电池损坏，在适配器或主机中带有检测电路和指示装置(如LED指标灯等)，当电池被充满电后，充电回路被自动切断。 目前笔记本型微机大多采用镍镉充电电池。不同牌号和配置的机器，电池供电时间不同。对用户来说，当然时越长越好，但实际上由于多种因素的限制，很多笔记本微机的电池供电时间并不理想。一般来说电池至少应能支持主机工作2.5小时以上。已有厂家开始采用新型的 镍氢电池，使电池体积、重量减少，而容量增大。 用电池供电时，当电池电压下降到一定程序后，电路就无法正常工作。为防止低电压时产生误动作，笔记本型微机内部通常设有低压检测电路。当电池电压将要不足时，机器预先告警(告警指示灯闪烁或蜂鸣器响)，提示操作者抓紧时间结束当前操作，若电压继续下降，而操作者未理会警告，机器会自动保存数据，切断电源，从而防止了机器在工作电压以下工作。 为有效地延长电池的供电时间，笔记本电脑普遍采用了智能节电管理技术。这种技术是对电脑不同部件分别进行供电，而电源管理程序在电脑工作时，监视其运行状态，根据情况，切断或接通某些部件的电源，以减少不必要的消耗。例如当操作者在工作中有一段时间未敲键盘(时间可以由操作者设定)，节电管理程序会切断硬盘电源。这种情况下，主机仍在工作，一旦有键入或有存取硬盘操作，电脑立即恢复正常运行。利用节电技术可以有效地减少不必要的耗电。智能节电管理技术现在也正开始被一些台式微机采用。 三、笔记本型微机的发展趋势 从众多笔记本电脑生产厂商竞相推出的新产品中可以看出，笔记本型微机的性能不断提高。其外形变得更加小巧，而处理速度、存贮器容量及显示质量等方面，已可与台式微机相媲美。 新一代的笔记本型微机，将突出表现联网功能、通讯功能(数据通讯及传真通讯)和多媒体技术；日趋成熟的笔式输入技术，有可能成为笔记本式微机的主要输入手段；而更节电、更符合人体工程学，也是笔记本型微机追求的目标。硬件技术、软件技术，加上广阔的应用市场，将为笔记本电脑的不断发展提供动力。