笔记本电脑结构剖析（上）

河西 
2001年 11期

    现在由于信息技术的普及和移动办公的需要，购买笔记本电脑的用户越来越多，因为笔记本电脑不能DIY，只能买现成的整机，所以就需要详细地了解它的主要组成部分，以便在购买的时候做到心中有数，也有助于用户了解它的功能和使用事项。下面介绍一下笔记本电脑的主要部件。
　　#1    CPU
　　    目前，国内市场的笔记本电脑大多使用Intel公司的CPU。从总体上说，笔记本电脑专用CPU的技术指标和台式机的CPU没有什么差异，除了封装的管脚排列有所不同和电压比台式机略低。笔记本电脑的芯片由于体积和能耗的原因，对制造工艺的要求比台式电脑的芯片更高。通常笔记本电脑的工艺比同频的台式电脑芯片的工艺要领先一代，推出的时间也要晚几个月。比如，在Intel MMX Pentium和Intel Pentium Ⅱ还在采用0.35微米工艺时，笔记本电脑专用的Mobile Pentium MMX（Tillamook）和Mobile PentiumⅡ采用的是0.25微米工艺。PentiumⅡ350、400开始过渡到0.25微米时，新一代的Mobile Pentium Ⅱ 400MH则采用0.18微米的制造工艺。而Intel发布了Pentium Ⅲ笔记本电脑专用处理器时，除了采用0.18微米的制造工艺外，在封装方式上也发生了变革。由于功耗直接与制造工艺密切相关，因此笔记本电脑的CPU芯片的功耗远远小于台式机CPU。厂商就得以将更多的功能集成到笔记本电脑CPU中。由于采用全新的0.18微米工艺技术制造，该技术提高处理器工作主频，可以支持更快的计算速度，还能够大大降低笔记本电脑的厚度与重量。Intel公司的笔记本专用CPU使用了几种不同的封装方式，有BGA、UPGA、MMC三大类，其中BGA封装方式的CPU必须焊接到主板上，不能升级，而UPGA和MMC这两类封装方式都可以使用同类的CPU进行升级。配备这些外形紧凑小巧的新型封装的笔记本电脑专用CPU使生产更薄、更轻的便携式电脑成为现实。
　　    PentiumⅢ处理器的体积只相当于PentiumⅡ处理器的一半，采用了SIMD指令，增强了3D图形和数学运算所要求的浮点运算性能，通过片上的256KB L2 高速缓存，使高速缓存与CPU合成在一起，有效地提高了CPU的性能。PentiumⅢ处理器突破了笔记本电脑专用CPU关于66MHz处理器系统总线的限制，100MHz系统总线可以更加高速地访问数据，极大地提高了整个系统的性能。在电池使用时间上，Mobile PentiumⅢ处理器也做了改进，Intel独有的SpeedStep技术使用户可以根据工作的需要，选择系统的工作模式。使用电池供电时，处理速度会自动降低，从而在保持高性能的同时尽量延长电池使用时间。此外，人工超频还使用户能够在使用电池的时候将处理器主频恢复到最高状态，从而自由控制系统的计算性能。配置主频在500MHz或者550MHz左右的Pentium Ⅲ/Celeron处理器的笔记本电脑一般是各大厂商的主流产品，适于SOHO用户；配置主频在700MHz以上的Pentium Ⅲ处理器的笔记本电脑通常属于厂商的中、高端产品系列，适于专业人员；配置主频在600MHz以上Pentium Ⅲ处理器的轻薄类产品适于经常移动办公的用户。
　　    在选购笔记本电脑时，除了要看是否使用笔记本专用CPU外，还要看CPU的散热方式。因为CPU是笔记本电脑的主要热源之一，当CPU的温度愈高，系统的稳定程度也会愈有问题。目前有两种：一种是和台式机一样使用风扇散热，其优点是散热可靠，但耗电量大，工作时有一定噪音，目前台湾地区产的笔记本电脑多采用此法；另一种采用“导热技术”，取消了风扇，最大好处是工作时没有噪音，可以延长电池使用时间，缺点是周围环境温度较高时，散热效果不太理想，同时价格也略高一些。日美的笔记本电脑多数采用此法。
　　#1    主板
　　    主板也是笔记本电脑中的核心硬件，上面组装了包括CPU、内存、显示芯片、音频芯片等硬件模块，因此主板质量的好坏也决定了笔记本电脑的好坏。目前与这些PentiumⅢ配合用的主板芯片组主要是440BX和440MX、440ZX-M，而Acer TravelMate系列笔记本电脑则采用Ali公司的M5229主板芯片组，其中中高端机型较多采用440BX芯片组，440MX则主要应用在轻薄型机器当中。440ZX-M和440MX芯片组本来是专门为Celeron设计的，在基本功能上和440BX没有什么大的区别，只是支持的PCI和周边设备较少，它将通常的南桥芯片和北桥芯片合二为一，除了发热量更低外，同时有利于降低成本。Ali M5229主板芯片组较好地兼容440BX芯片组，在能耗控制方面比440BX更为出色。有一些笔记本电脑为降低成本选用了低品质的笔记本电脑主板结果就会经常死机。而一些著名品牌产品选用了全世界最好的主机板系统非常稳定。同时优秀的笔记本电脑厂商对主板都会进行优化设计通过优化线路板的设计使上面的发热元件平均分布，以优化主板的散热性能。
　　#1    内存
　　    内存也是笔记本电脑的重点部件（如^11050501a^）。笔记本电脑内存因为要控制体积和功耗，因此要比台式机的内存采用更先进的制造工艺，单芯片的存储容量要比台式机内存高出一个级别。所以，笔记本电脑内存的体积要远比台式机小，价格也贵。在台式机上32MB已经够Windows 98顺畅运行了，而在笔记本电脑上，情况却有所不同。在Windows 98运行的过程中，如果内存不够，Windows 98会自动在硬盘上设定交互文件作虚拟内存用。在台式机上，由于硬盘的性能远远高于笔记本电脑，大量使用交互文件时的速度尚能忍受，不会造成不流畅的感觉。可是在笔记本电脑上，由于硬盘速度很低，因此，内存不够时，如果大量地使用交互文件，程序运行的等待时间会远远长于台式机，从而影响操作的连贯性。因此，如果只作一般文字处理工作，32MB内存还算可以；当需要处理图像时，64MB内存是必需的；在要求3D性能时，128MB内存最好。但目前64MB内存或者更大容量的内存已经成为笔记本电脑的主流配置。
　　    这里需要注意内存的可扩充性。如果内存是两根插槽的话，就要留意内存条的分布情况。笔记本电脑使用的内存也有专用内存和标准内存之分。使用专用内存的笔记本电脑在升级时只有两种方法：一种是购买原厂内存，另一种方法是购买PCMCIA内存扩展卡。而使用标准内存的笔记本电脑则可以任意选择市面上出售的标准笔记本电脑内存，价格便宜，可选择范围大。但需要注意有些内存存在与不同电脑的兼容性问题，不能在所有的笔记本电脑上使用。
　　#1    硬  盘
　　    硬盘的性能对系统整体性能有至关重要的影响。（^11050501b^）硬盘是不是越大越好呢？当然不是。因为硬盘越大，相对地搜寻资料的时间也越久。目前的主流笔记本电脑至少应该配备有10GB或者12GB容量的硬盘，可以保证移动办公有充足宽裕的空间。而需要经常移动上网的用户，为了存储大量的硬盘缓冲和下载的软件，这一容量的硬盘也应该足够了。但是，如果你是需要以笔记本电脑来代替台式电脑，或者你没有任何备份设备的话（如CD-RW或ZIP等等），如果你是经常制作一些多媒体的演示文件的话，由于声音、图像动画等文件都需要占据大量的硬盘空间，这时，可以选择12GB或者20GB容量的硬盘。当然，如果你非常注重硬盘性能，可以选择IBM最新型的5200 r/min的30GB超大容量硬盘。
　　    由于受发热量、耗电量和体积等因素的限制，笔记本电脑硬盘的转速、持续传输速度和随机传输速度都低于台式机硬盘。现在主流台式机的硬盘转速为7200rpm，而笔记本电脑的硬盘才刚刚达到4200rpm。目前最快的笔记本电脑用硬盘转速为4900rpm，而硬盘普遍转速平均为4200rpm左右。一般用户是不容易察觉它们的差别的。
　　    现有的笔记本电脑用硬盘有四种厚度规格：17mm、12.5mm、9.5mm和7mm。使用何种厚度的硬盘主要由笔记本电脑内部硬盘仓的空间决定。部分笔记本电脑在设计时留下的空间较大（用17mm的硬盘）一般来说可以使用17mm硬盘的全内置笔记本电脑，由于整体厚度会较大，因此现在较少使用。而目前12.5mm厚度的硬盘最大容量已达到18GB，可以充分满足笔记本电脑用户的需求。目前多数笔记本电脑采用的驱动器方案是：硬盘通过专用插口可以方便地插入或取出，这点比台式机方便得多；有些高档笔记本电脑还可以同时插入第二块硬盘。
　　#1    电  池
　　    与台式电脑不同，电池不仅是笔记本电脑最重要的组成部件之一，而且在很大程度上决定了它使用的方便性。对笔记本电脑来说，轻和薄的要求使得对电池的要求也非同一般。IDC的研究报告显示（与重量、显示尺寸、背光等因素相比）笔记本电脑的电池使用时间是用户最为关心的问题。
　　    笔记本电脑上普遍使用的是可充电电池，同时也提供对一般民用交流电的支持，这样就等于为电脑提供了一台性能极其优良的UPS。但是能否与民用交流电共用，这就要看电池的种类了。现在能够见到的电池种类大致有三种。一种是较为少见的镍镉电池，这种电池具有记忆效应，即每次必须将电池彻底用完后再单独充电，充电也必须一次充满才能使用。如果每次充放电不充分，充电不满或放电不净都会导致电池容量减少；第二种是镍氢电池，这种电池基本上没有记忆效应，充放电比较随意，因此在使用时，可以在将笔记本电脑所配的电源适配器接入交流电的同时使用电脑。此时如果电池处于不足状态，就可以一边充电一边使用电脑，如果交流电停电，电池可以自动供电。以上两种电池的单独供电时间标称一般不会超过2个小时，实际使用时间一般在1个小时左右。价格方面这两种电池相差不大。第三种锂电池是目前的主流产品，特点是高电压、低重量、高能量，没有记忆效应，也可以随时充电；在其他条件完全相同的情况下，同样重量的锂离子电池比镍氢电池的供电时间延长5%，一般在2个小时以上，有的甚至能达4个小时，采用最新技术的超长时间锂电池单电可以高达6至7.5小时，如果采用第二块电池，还可支持3小时，共同使用可长达9至11小时（视使用情况而定），可满足全天移动办公的需要。中高档笔记本电脑都配备这种电池。
　　    除了电池自身的容量和质量之外，笔记本电脑的电源管理能力也是用户必须考虑的。目前几乎所有的笔记本电脑都支持ACPI电源管理特性，主板的控制芯片组也可以通过控制内存的时钟，将内存设置于低电状态来减少能耗。Intel SpeedStep技术通过降低处理器速度来延长电池使用时间。另外一个和电池相关的是电源适配器，最好具有当电池充满后就自动停止充电而仅向主机供电的功能，这样可以有效防止电池过分充电，有利于延长电池的寿命。同时，一些高端笔记本电脑在电路设计时，大量采用低功率的电子元件，其耗电量相对会降低许多。
　　#1    声卡和显卡
　　    目前笔记本电脑普遍都使用16位的声卡，也有32位的。但它们音响效果的区别不是普通人耳朵能够听出来的。因此16位声卡的笔记本电脑完全可以适于一般办公和娱乐。
　　    笔记本电脑里没有独立的显卡，而是把显示芯片集成在了主板上。如同CPU一样，笔记本电脑显示芯片的制造和设计也采用了比台式电脑显示芯片更高的工艺水平。目前台式电脑显示芯片的工艺水平普遍是0.25微米工艺，而笔记本显示芯片也采用了更为先进的0.18微米工艺。
　　    一般显示芯片足以满足常用办公软件的需要。但随着3D多媒体软件的应用和专业制作的需要，以及Pentium Ⅱ/Ⅲ处理器对多媒体和AGP的良好支持，笔记本电脑显示芯片的3D显示性能变得日益风行，各厂商也纷纷推出了支持AGP显示、带有3D加速功能的笔记本电脑。
　　    目前在笔记本电脑的显示芯片方面，Ati公司的产品很好，尤其是Ati公司推出Rage LT Pro芯片开始，一直到后来的Rage Mobility-P、Rage Mobility M1以及最新的Rage Mobility 128，日益巩固了在高端笔记本电脑显示芯片市场的地位。此外，诸如Trident Cyber9525DVD和Silicon Motion Lynx3DM的产品使得笔记本显示芯片出现了前所未有的竞争。
　　#1    显示屏
　　    这是一台笔记本电脑最常接触的地方，因此显示屏的舒适度非常重要。优质适用的显示屏是一台优质笔记本电脑的基本条件。LCD（液晶）显示屏是笔记本电脑的标准显示设备。
　　    除迷你型笔记本电脑外，目前，LCD显示屏主要分为12.1 英寸（1 英寸=2.54cm）、13.3英寸、14.1英寸和15.0英寸四种。其中，12.1英寸TFT显示屏被普遍应用于低端机型和轻薄型的笔记本电脑，适于经常性移动办公。13.3英寸TFT的笔记本电脑定位于主流型，14.1英寸的笔记本电脑往往是被定位于用来替代台式机的高档机型。所有采用13.1英寸以上液晶显示屏的笔记本电脑，无一例外超过2kg，从而不可能跻身于便携型的行列，而14.1英寸TFT显示屏的笔记本电脑往往重量超过3.5kg，甚至4kg，这两者适于经常作商务演示的用户。
　　    目前的LCD显示屏主要分为两类：TFT LCD（有源矩阵液晶）和DSTN LCD（双扫描液晶）。两者的主要区别是：TFT显示屏每个显示点由三个晶体管分别驱动而发出三原色。由于控制的准确度高，晶体管响应快速，因此刷新速度快，亮度高，色彩鲜艳，无闪烁，无辐射，视角大于60度，图像显示无拖尾，是当前最好的显示屏。有多媒体功能的笔记本电脑的耗电须使用此种显示屏才能保证显示效果。但是它的价格不菲，耗电量惊人，是笔记本电脑耗电大户。DFTN显示屏则采用双扫描方式工作，即将显示工作分成同时刷新两部分，一部分显示黑白图像，另一部分为彩色网络阵列，将每个像素分成三种原色，通过对三原色的组合得到彩色图像，这种显示屏对比度相对较小，响应速度和衰减速度极慢，响应时间一般为300ms，屏幕刷新率较低，在显示动态图像时有明显拖尾，和反光，视角小于30度，一般情况下最多允许两三人同时观看，亮度低，容易造成视觉疲劳，显示的色彩较为暗淡，而且DSTN通常不能实现24位真彩色，最高只能实现18位色。区别时除了用高彩色或真彩色模式进行分辨外，还有一个较为简单的办法，只要稍微偏一下从侧面观察屏幕，TFT屏幕不会发生明显的变化，DSTN通常就看不清了，所以，目前笔记本电脑普遍采用TFT LCD显示屏，而采用DSTN显示屏的笔记本电脑已经不多，适于对显示效果要求不高的低端用户。
　　    与CRT显示器不同，LCD显示屏的像素是固定的，也就是说它的分辨率是一个定值，不像CRT显示器一样可以在一定范围内进行调整。一般12.1英寸LCD显示屏的最佳分辨率为800*600，13.3英寸和14.1英寸LCD显示屏的最佳分辨率可以达到1024*768。东芝Portege 3440由于使用了新技术，11.3英寸的屏幕可以支持1024*768的分辨率，但是一般情况下LCD显示屏的尺寸直接决定分辨率，有部分15英寸的LCD显示屏分辨率是1280*1024。14.1英寸和15.0英寸的LCD虽然分辨率与13.3英寸的一样，但是显示同样的字体时更为清晰，可以减少眼睛的疲劳度。
　　#1    输入设备
　　    对于需要长时间移动办公的用户来说，良好的输入功能不仅能提高个人的工作效率，更可以避免因使用电脑过久而产生不舒适感。笔记本电脑的指点设备和台式机大不相同。它内置的鼠标设备目前有三种：一种指点杆，移动快，控制精度差；一种是触摸板，这种设备没有机械磨损，控制精度尚可，但不易清洁，因而不适合手汗多的用户；再有就是轨迹球，它和台式机鼠标最接近，控制精度高，但易磨损且不易清洁。有些产品同时具有两种指点设备，对于多数人来说，开始使用笔记本电脑自身的指点设备时，可能难以适应，甚至要两只手一齐上，才能操作自如。
　　#1    PCMCIA接口
　　    笔记本电脑上的PCMCIA接口是按照一种特有的接口标准协议设计制造的接口，一般供笔记本电脑连接外部设备用，型号有Type1和Type2，笔记本电脑大多提供2个PCMCIA接口，个别高档的提供3个。利用这些接口，可以外接Modem卡、网卡、SCSI设备、扫描仪和硬盘等设备。
　　#1    整体结构
　　    笔记本电脑最大的特点就是必须适合移动办公，因此普遍朝超薄、超轻的超便携式发展。超便携的笔记本电脑产品采用基座分离式或模块结构式设计，大多把软驱设备外置，有的还是目前流行的铝镁合金结构设计，很适合于经常性的移动办公。但要注意的是，目前一些超便携笔记本电脑产品由于片面追求重量轻便和小巧，把一些必要的功能省去了，如机器散热设备和必要的双PCMCIA插槽扩充设备等，虽然重量减轻了，但对机器的稳定性及升级扩充都有一定的影响。全内置的笔记本电脑功能强大技术完善，但重量及体积也大，也有的全内置产品同样采用了铝镁合金材料，减轻了自身重量，不过较超便携的产品还是要重一些。
　　    另外，由于笔记本电脑的结构特性，散热是个重要问题。在笔记本电脑内部，一般采用“散热片+液体导管+风扇”的组合散热装置。在CPU的上方，使用大面积散热片进行散热。在散热片的下方，有一根热性超强的中空铜质导管，可以在短的时间内将CPU的热通过此导管传至散热片上。若散热片所在区域是一个密闭空间，则散热片或铜质导管的架构再好也无法将热散去，因此，需要将笔记本电脑的键盘和外壳也进行特殊的设计，才可把传到散热片上所传导的热及时散去。
　　    通常认为，镁铝合金具有良好的导热性能，在不额外增加风扇和散热口的前提下，可以很好地解决笔记本电脑的散热问题。