移动计算悄然加固

1、移动计算悄然加固自上个世纪二战以来，许多尖端技术最先应用于军事或航天等特殊领域，信息技术更是如此。在和平年代，这些技术将逐渐得以“解禁” ，走向商业应用甚至千家万户的老百姓面前。如今，一类归属于Rugged Computing（目前尚无正式的中译名，暂称为“加固型计算”）概念的计算产品，正在加快商用市场的拓展。加固型计算对多数人而言尚属新鲜名词，即便能迅速扩大商用范围，也将主要针对运输、制造、公安、零售等行业应用。不过，在无线技术和移动计算向社会的各个角落渗透的过程中，加固型计算产品也将具有更多的落脚点，甚至直面普通消费者；而无论如何，加固型计算的概念和技术将继续得到发展，并被广泛采用。200

2、3 年底，电脑巨头 IBM 为其 ThinkPad 系列笔记本电脑引入 2 款新型号 R50 和 R41（图 1），它们以物理层面主全新实现的硬盘保护技术，为加固型计算概念诠释了新的内涵。Panasonic 不久前推出的Toughbook CF-29，则是款 “加固”十足的笔记本电脑。2003年7 月，美国Xplore公司与Dell进行合作，由Dell通过其普通消费市场渠道销售Xplore的加固型 Tablet PC产品 iX104G。除了核心计算产品，两三年前上市的具有防尘、防水、耐高温等特性的数码相机（由Kodak、Sony 等厂商推出），也是加固计算概念向外设产品的延伸。这一系列新动态，

3、亮起了一个信号：移动计算将越来越需要“加固” 。计算何处加固？加固型计算虽然对大多数人很陌生，并且其商用过程正处于发展初期，但它已较早应用在军事等特殊领域。加固型计算机是一种比普通计算机更可靠、更安全的计算机。它是按照完全能够经受苛刻环境考验的要求设计和制造的，能保证计算机的各种敏感部件在恶劣环境下正常工作而不受影响。加固型计算机的“加固” ，在很大程度上体现为比普通计算机要高得多的密封性，因此使其具有防潮、防水、防尘和抗震等特性 （图 2），例如能保护硬盘不受经常颠簸震动的影响（表 1）。加固型计算机的机箱是用镁合金或聚氯丁橡胶制成的，这种机箱称之为“苛刻环境机箱” 。机箱的边缘一般装有拉锁

4、，在屏幕表面装有很薄的塑料“透镜” ，使计算机完全处于密封状态，不受气候的影响，从而将外部环境造成损坏的可能性降到极小。机箱上一般还装手提带或肩挎背带，以便于携带。目前的加固方式主要有2 种：把普通计算机封装到特制的加固机箱内，或者加固系统部件。例如，就硬盘而言，用户既可利用加固型机箱的防震特性来保护它，也可以通过研究硬盘的内部结构来专门加固硬盘。后一种方式比前者造价高。正是由于如此“加固” ，这类计算机不但能保证复杂环境下的正常工作，并提高重要数据的安全性，还使其需要维护和修理的概率比普通计算机小得多，具有极高的利用率。虽然加固型计算机的制造成本较高，但从长远来看，极高的可用性和极小的维护费

5、用使其在整个生命周期中的使用成本并不比普通计算机高多少。技术特点加固型计算机一般工作在沙尘飞扬、颠簸震动、高温或高寒等野外环境，而且使用频繁，甚至全天运行，每天都用电池供电。它们在设计上区别于普通计算机的主要有三方面：配置、连接和结构形式。配置加固型计算机在配置上不仅要求有最大程度上的灵活性，而且对一些部件（主要是硬盘、处理器和显示器）的性能经常有特殊的要求。硬盘可根据用户的不同需求进行配置。例如，典型产品采用 ATA/66 标准的 2.5 英寸硬盘。目前，加固型计算机的硬盘一般有2 种，即普通硬盘（旋转媒体磁盘驱动器）和SSD硬盘（固态磁盘驱动器） 。SSD硬盘在许多方面优于旋转硬盘，如更坚

6、固、工作温度范围更宽、抗震性能更好（对于处理单元或热源及其相关的控制逻辑装置不需要震动隔离系统）、可靠性更高、功耗更低、响应时间更快等（表2），当然其成本也更高（价格约为同容量普通硬盘的100 倍，不过呈每年约削减 30%的快速下降趋势） 。在处理器方面，加固型计算机一般会采用同时代的高性能处理器，如 Intel Pentium 4 等。但由于其内部器件往往被密封，因此对高性能处理器的散热问题更加突出，在系统设计时很注重风扇或散热器，但这增加了重量和功耗。现在许多加固型计算机采用了 Intel Centrino 处理器（产生的热量小、功耗低），很大程度上克服了这一问题。在显示器方面，加固型计算

7、机要求较大屏幕（目前的标准尺寸是 10.4 英寸，但对 12.1 英寸以上也有需求）和较高的分辨率，但最显著的性能要求表现在亮度和对比度上，以能够在强烈日光下清晰读出从卫星或飞机下载的地图和照片。连接有的加固型计算机采用串行接口适配器(SIAD)，有的加固型计算机并不要求串行接口适配器，而是采用许多附加的连接器接驳外部装置。有些专用车辆或平台可为加固型计算机提供独特接口，但普通平台没有这种能力，因此要求加固型计算机多配连接器和扩充连接能力，从而通过标准接口来交换数据。还有一个重要的技术要求是加固电源，即配置后备电源。如果在意外情况下常规电源中断，加固型计算机的后备电源立即启动，至少能提供 30

8、 分钟左右的持续使用时间。结构形式结构形式的重要性，在于根据使用环境决定安装工具、连接电缆和安装空间要求。现在越来越多的加固型计算机采用开放的体系结构，使之能够在配件的性能和加固特性上具有更多的选择，跟随主流的商用计算产品。加固型计算机根据不同的应用环境有多种结构形式：笔记本型、手持式、平板式、车载式、可佩戴式、午餐盒式、小笔记本式和PDA 等等，它们占据不同的市场份额（图3）。这些也被称为 “充分加固” 的产品，是当前主要的商用类型。另一类被定义为“全加固”的移动计算产品，是完全按照美国军用标准 MIL-STD-810F设计的，但其市场空间比 “充分加固”要小得多。此外，还有一种“半加固”产

9、品，这种产品的潜在市场对用户可能更富吸引力。较大类型的“充分加固”产品和“全加固”产品采用 Windows NT/2000 ，手持式和可佩戴式产品多用 DOS，而 PDA 采用 Window CE/PocketPC。预计 Windows NT/2000 和 WindowCE/PocketPC，将成为今后最通用的操作系统。商用前景最早的军用加固型计算机以车载台式为主。随着技术的发展和移动应用的增多，各类新型的加固型移动计算机正在积极拓展更加广阔的商用市场空间据业界人士调查，加固型计算机的全球市场在2002 年近 30 亿美元，预计在 2005 年将达到 60 亿美元，年增长率超过 10%。如此迅

10、速的增长，主要原因是它在商业领域具有令人青睐的使用价值。它不仅能够使工作人员提高效率，还能在各式各样的行业 / 企业领域提高对客户的服务水平。 在行业/ 企业领域的用户越来越意识到， 使用加固型计算机的初期投资虽比普通计算机高，但得到的回报却更多。据业界预测，所有的加固型计算机将随着无线通信应用大潮的兴起而得到发展壮大。所使用的无线网络的类型取决于每个行业 / 企业的应用情况。 除了笔记本和小笔记本型产品外，其他各种加固型计算机也正在呈现整合WLAN 功能的趋势。随着越来越多的行业/ 企业将具备无线通信能力的计算机作为增强工作效率的工具，加固型计算机也将藉此得到越来越高的重视。笔记本型、车载式

11、、平板式、午餐盒式和小笔记本式等相对较大的加固型计算机可以应用在军事、公共安全、现场服务、制造业和公共事业等；手持式、PDA 和可佩戴式产品的主要应用行业有经销、运输、制造、零售和公共事业等。战场数字化计算机加固型计算机起源于20 世纪 90 年代初的战场数字化。国外较典型的主要有3 个版本的军用型加固计算机，即V2、V3 和 V4。 V2、 V3 存在着设计一成不变，不易改进的缺陷，V4 则采用了定制部件，包括商用流行部件和配件，便于设计后改进，并能适应环境变化的要求，目前已成为典型的战场数字化计算机 (BDC)。这种计算机采用更加开放与灵活的新体系结构，能在不增加设计费用的情况下适应目前和

12、未来的技术发展，支持特定用户的需求。此外，新体系结构的采用，还使其具有语音识别、 生物统计安全和注册、 无线通信、 USB 通用数据接口等新功能特性。加固标准 MIL-STD 及通过的民用产品由美国军方制定的 MIL-STD 是一套试验方法标准，成为目前衡量一台计算设备是否为加固型产品的主要标准。新版本 MIL-STD-810F在 2000 年初公布，规定了气候、动力学、酸性大气、流体污染、弹道冲击和爆炸分离冲击以及综合实验等方面的 24 个测试项目。与普通的民用产品相比， MIL-STD对计算设备的要求非常严格，例如它规定设备要经受住至少26 次的抗摔试验（从 1m 的高度落向水泥地面） ，

13、并且至少要有 5/6 的合格率。事实上，正有越来越多的商用计算产品在某些方面完全遵循这一标准， 甚至在有些性能上远远超过了 MIL-SDF要求。例如 Itronix 的 GoBook MAX 加固型计算机能保证几乎 100% 的 54 次抗摔试验。 Xplore 公司的加固型 Tablet PC产品 iX104G，可以忍受多种苛刻环境：高温高寒、摔打、震动、潮湿、灰尘、太阳辐射、化学腐蚀和高原气候等。RECON的一款加固型掌上电脑通过了严格的MIL-STD-810F标准，不但具有坚固的外壳和全天候的工作能力（反射式TFT液晶屏能保证在强烈日光下清晰阅读；电池可连续使用15 小时），还能应付多种恶劣环境，并被美国官方定为 IP67 级产品（完全防水和防尘）。这款机器配置200400MHz 的 Xscale 处理器、 64MB RAM 和 128MB ROM