Linux 移动计算

作者:Marc E. Fiuczynski

完美的笔记本电脑应具备节能、轻便、快速和可升级的特点。这些特性在热门 PC 杂志的产品评测中都有提及。产品评测主要面向 DOS/Windows 用户,往往忽略了在其他环境下可能出现的硬件支持问题。对于即将购买支持 Linux 的笔记本电脑的用户来说,一个有价值的信息来源是 Linux 笔记本电脑调查,可以在 tsx-11:/pub/linux/ packages/laptops/laptop-survey 找到。您会找到五十多条条目,描述了品牌和型号、磁盘大小、处理器、电池、屏幕类型以及有用的通用评论。调查中一个经常被忽视的问题是,有些笔记本电脑采用了专有组件,例如只能由原始制造商升级的 RAM 模块。其他需要注意的专有组件包括 PCMCIA 适配器芯片、声音支持和特殊显示器。

获取更多电力

影响笔记本电脑无线运行时间的因素有很多,但可能最重要的是笔记本电脑使用的电池类型。几年前,镍镉 (NiCd) 电池是笔记本电脑的首选电池。然而,镍镉电池除非完全放电,否则无法正确充电,这种行为被称为记忆效应

目前的新一代笔记本电脑使用镍氢 (NiMH) 电池,这种电池没有镍镉电池的记忆效应,并且提供更多能量。镍氢电池之后的下一代电池使用锂离子作为其电源,提供甚至更多的能量。

大多数现代笔记本电脑都具有热插拔电池功能,允许您在工作时更换耗尽的电池,而无需关闭系统或丢失数据。如果您的笔记本电脑支持电池热插拔,那么它会配备一个小型的内置电池,提供足够的电力来刷新 DRAM。

有些笔记本电脑甚至可以用额外的电池替换软盘驱动器,让您在更长的无线时间里操作笔记本电脑。其他的则允许您在背面添加额外的电池组,这还额外具有在您尝试将其放在腿上时稳定系统的优点。

节俭的美德

高级电源管理 (APM) 是微软制定的一项规范,允许系统软件和系统 BIOS 协同工作,以降低整体功耗。符合 APM 规范的笔记本电脑(即,其 BIOS 具有 APM)可以使用软件支持来延长电池寿命,而不会降低系统性能。

不同供应商为笔记本电脑制造了无数种标有 SL 缩写的 x86 处理器。这些处理器实现了一组系统管理模式 (SMM) 功能来辅助电源管理,但 Linux 尚未利用这些功能。这些功能是否物有所值,还是仅仅是处理器制造商的营销噱头?一个支持它们的论点是,SL 处理器使用 3.3 伏电路,其功耗不到传统 5 伏系统的一半。然而,较新的 DX 型号(例如,DX-4)也使用 3.3 伏逻辑,因此 SL 处理器的价值值得怀疑。

硬盘存储容量介于 80MB 到 340MB 之间。大多数现代笔记本电脑都使用第二代 IDE 驱动器,这些驱动器支持各种电源管理功能,例如停止旋转和关闭未使用的组件。默认情况下,许多笔记本电脑在电池供电运行时,会在一段时间的空闲期后自动停止磁盘旋转。

台式机 vs. 笔记本电脑

金钱!

平板显示器推高了笔记本电脑的整体价格。平板显示器有不同的类型:有源矩阵彩色、双扫描无源矩阵彩色和无源矩阵单色。有源矩阵具有最佳的色彩显示效果,即时刷新可产生清晰的画面。有源矩阵显示器的缺点是价格昂贵、需要更多电池电力并且增加了系统的整体重量和尺寸。此外,与单色显示器不同,有源矩阵显示器在阳光直射下几乎无法观看。另一个极端是无源矩阵单色,它具有低成本和低功耗的要求。然而,它刷新屏幕的效果不佳,在一定角度下更难阅读,并且会留下先前图像的条纹(称为“重影”)。如果成本是限制因素,但您的应用需要彩色,那么双扫描无源矩阵是一个合理的替代方案。

笔记本电脑显示器存在一些潜在问题。有些笔记本电脑可能使用 XFree86 不完全支持的新型显示芯片组,导致分辨率非常低和/或速度慢得无法接受。此外,即使在台式机系统上,也必须极其谨慎地完成 Xconfig 的 X-Windows 设置,以避免可能损坏 LCD 像素。诸如外接鼠标、轨迹球或 EZ-point(键盘中间的 IBM 迷你操纵杆)之类的指点设备通常受 Linux 支持,因为它们通常模拟流行的鼠标类型之一。目前,尚不支持 Compaq Concerto 等机器上使用的笔输入。

个人计算机存储卡国际协会 (PCMCIA) 是 IC 卡标准的标准机构。PCMCIA 标准正在成为笔记本电脑的首选外形尺寸,发布的 PCMCIA 设备包括调制解调器、以太网适配器、无线局域网适配器、无线字母数字寻呼机、硬盘驱动器、SCSI 适配器、多媒体、串行、并行、GPS 和各种类型的存储卡。

大多数现代笔记本电脑都支持 PCMCIA,并使用由多家供应商之一提供的 PCMCIA 适配器芯片。最常见的适配器芯片是 Intel 82365 和 Databook TCIC/2。还有来自 Cirrus、Motorola、HP、IBM、Databook、Toshiba 等公司的其他芯片。可以将 PCMCIA 适配器芯片视为 PCMCIA 总线的内置适配器,就像有各种 SCSI 适配器一样。不幸的是,每种芯片都需要一个特殊的驱动程序。

Linux 对笔记本电脑功能的支持

Linux 下实际上不支持电源管理。根据 Linux 笔记本电脑调查结果,运行 Linux 的笔记本电脑通常可以使用电池持续两个小时。尽管存在 APM 支持包,但它仅为电源管理提供了 APM BIOS 的初始挂钩。此时,APM 支持仅识别系统何时从睡眠模式返回并更新内部时钟,这对于保持系统正常运行非常重要。还可以使用 APM 应用程序来显示当前电池电量并在电池电量不足时执行“关机”命令。该软件可以从 tsx-11:/pub/linux/ packages/laptops/apm 下载。

如前所述,SL 处理器系列具有 SMM 功能来管理处理器电源。然而,一种不需要 SMM 支持的便携式电源管理解决方案是在调度程序的空闲循环中停止处理器。x86 asm(hlt) 指令会暂停处理器,直到系统发出中断(例如,按键)。v1.1.10 以上的 Linux 版本实现了这种简单有效的解决方案,它根本不会降低性能。它还具有增加 CPU 预期寿命的额外好处(即使对于非笔记本电脑用户也是如此)。

PCMCIA 为笔记本电脑提供即插即用功能。目前,支持 Intel 82365 适配器芯片、PCMCIA 调制解调器(Megahertz、IBM、Intel、AT&T 等)和以太网卡(D-Link 650、Linksys、IBM 信用卡和 3COM 3c589)。Linux 中的 PCMCIA 支持仍处于 alpha 阶段,可从 tsx-11:/pub/linux/packages/laptops/pcmcia 获取。符合 PCMCIA Unix 规范的 PCMCIA 支持正在开发中,您可以期待它在年底成为标准 Linux 发行版的一部分。

未来主题

未来的文章将讨论移动计算机的操作系统影响。

参考文献

F. Douglis 和 B. Marsh,《移动计算机的低功耗磁盘管理》,Matsushita Information Technology Lab,2 Research Way,Third Floor,Princeton,NJ,1993,MITL-TR-53-93

Fred Douglis 和 P. Krishnan 和 Brian Marsh,《阻止耗电的磁盘》,1994 年冬季 USENIX 会议论文集,1994 年 1 月,(也是 Matsushita Information Technology Lab 技术报告 MITL-TR-61-93)

1994 年冬季 USENIX 会议论文集,1994 年 1 月

Marc E. Fiuczynski (mef@cs.washington.edu) 是西雅图华盛顿大学的计算机科学研究生。他的研究兴趣是分布式系统、通信、操作系统和移动计算。

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