HPC

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　運(yùn)算處理

　　運(yùn)行WindowsCE要求特定系列的32位處理器，除了基本信息處理功能，如個(gè)人信息管理（PIM）、計(jì)算器、電子字典、地圖等數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和圖形用戶界面的需要外，還要求具有像數(shù)字通信、手寫識(shí)別、人工智能、語(yǔ)言輸入等較高信息處理要求的計(jì)算能力。例如，V.34的軟件Modem約要花費(fèi)15MIPS(百萬條指令/秒)運(yùn)算、語(yǔ)音壓縮需用20MIPS的計(jì)算。為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的處理器受芯片體積和功耗的限制，多采用精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)(RISC），不僅簡(jiǎn)化了芯片結(jié)構(gòu)，同時(shí)使芯片的性能得到了很大提高。日立公司新近推出的SH4處理器主頻已達(dá)200MHz，運(yùn)算速度為360MIPS。目前，用于HPC的32位RISC處理器絕大多數(shù)為日立的SH3或以MIPS公司（現(xiàn)被SGI收購(gòu)）的R3000為核心的芯片（如Philips的PR31700、NEC的VR4101等），盡管WindowsCE2.0版本開始支持Intel的x86、Motorola的PowerPC以及DEC的ARM處理器，但市場(chǎng)的占有量還很小，缺乏豐富的商品軟件。

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　由于HPC沒有硬盤作為外部存儲(chǔ)器，所有軟件和數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存里，對(duì)RAM及ROM的容量有較大的要求。WindowsCE2.0的最小配置是2MBRAM和4MBROM；中文WindowsCE出來以后，需要的ROM會(huì)更大，如再加上自己開發(fā)的中文信息輸入輸出程序，至少需8Mb容量的ROM。MaskROM和FlashMemory(閃存)是兩種選擇，前者大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)成本會(huì)很低，后者可在線更新。Intel采用創(chuàng)新的多比特存儲(chǔ)單元技術(shù)生產(chǎn)出了單片64兆比特（Mbit）的Flash存儲(chǔ)器，美國(guó)的AMD和日本的東芝公司也都生產(chǎn)出了適合電池驅(qū)動(dòng)的32Mbit的Flash芯片。

　　輸入輸出

　　HPC的輸入形式包括筆（Stylus）、語(yǔ)音、按鍵和鍵盤。筆輸入是在壓敏式觸摸屏（Touchscreen）上進(jìn)行的，為最主要的輸入形式。語(yǔ)音輸入有兩種使用目的，一是作話語(yǔ)錄音，另一用途是對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行識(shí)別，用作文字或命令輸入。按鍵的設(shè)置是為了一鍵獲取信息，方便非專業(yè)用戶的使用。鍵盤是傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，特別適合外文字母型文字的輸入，也是臺(tái)式機(jī)專業(yè)用戶習(xí)慣了的錄入形式。隨著HPC日趨掌上化以及聯(lián)機(jī)字符識(shí)別的成熟，這種輸入方式已不是必不可缺的了，有可能被筆輸入和虛擬（軟件）鍵盤所取代。

　　HPC的輸出有LCD顯示和語(yǔ)音兩種，分別對(duì)應(yīng)人的視覺和聽覺。屏幕尺寸為1/2VGA的640×240點(diǎn)陣和1/4VGA的240×320點(diǎn)陣，顯示GUI環(huán)境下的文字和圖形數(shù)據(jù)。LCD有單色、灰度和彩色三種，價(jià)格由低到高，單色LCD常用2－bit4級(jí)灰度，彩色LCD最多是8－bit256種顏色。語(yǔ)音輸出不僅能重放錄入的聲音信號(hào)，還能輸出由文本合成的語(yǔ)音，提供語(yǔ)音校對(duì)和語(yǔ)言學(xué)習(xí)功能。另外，自動(dòng)音頻撥號(hào)，鬧鐘時(shí)間提示也是語(yǔ)音輸出能完成的基本應(yīng)用。

　　數(shù)據(jù)通信

　　靈活、強(qiáng)大的通信能力彌補(bǔ)了狹小機(jī)盒對(duì)HPC的限制，與臺(tái)式微機(jī)的數(shù)據(jù)同步更新更是HPC區(qū)別于以前的PDA的顯著特征之一。采用RS232標(biāo)準(zhǔn)串口和IrDA紅外接口可以實(shí)現(xiàn)HPC跟PC以及HPC之間的本地聯(lián)絡(luò)，可完成數(shù)據(jù)同步與交換和程序裝載與升級(jí)。與Internet和遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)的通信以及E－mail的傳輸建立在一個(gè)33.6kbps的V.34Modem的基礎(chǔ)上，畢竟模擬電話線還是目前最普及的通信基礎(chǔ)設(shè)施。Modem的信道編解碼和糾錯(cuò)計(jì)算可以由主處理器通過軟件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)只需外加一個(gè)V.34的模擬前端接口芯片即可，消除了以前基于PCMCIA的Modem使用時(shí)電流過大（約600mA）的問題。除此之外，還可配置自適應(yīng)紅外功能，對(duì)多種不同家電實(shí)施遙控。

　　系統(tǒng)擴(kuò)展與升級(jí)

　　PCMCIA是WindowsCE的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充接口，可用它插接CompactFlash儲(chǔ)存卡、以太網(wǎng)和數(shù)字?jǐn)z像頭等專用卡設(shè)備。由于WindowsCE2.0操作系統(tǒng)和其要求的內(nèi)存大小均會(huì)發(fā)生變化，有必要考慮系統(tǒng)的升級(jí)可能，可裝卸式內(nèi)存卡可以保護(hù)自己和用戶的投資。同時(shí)，當(dāng)操作系統(tǒng)和基本軟件變化不大時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)該能夠采用在線升級(jí)的辦法進(jìn)行更新。

　　功耗控制

　　作為電池驅(qū)動(dòng)的手持設(shè)備，HPC上電后處在運(yùn)行（Operating）、睡眠（Sleep）或待機(jī)（Standby）三種狀態(tài)中的某種狀態(tài)，由處理器自己或程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，最大可能地延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。選用的器件是為低功耗設(shè)備專門制做的，在無訪問時(shí)能自動(dòng)進(jìn)入Sleep或Standby狀態(tài)，否則必須在電路上作專門的節(jié)電設(shè)計(jì)。WindowsCE2.0建議在2－bit4灰度320×240LCD顯示下，帶有2MBRAM、2MBROM的HPC用2節(jié)普通五號(hào)(AA)堿性電池可提供15～20小時(shí)的連續(xù)正常運(yùn)行，并有可選用的交流電適配器供數(shù)據(jù)交換等高耗電程序運(yùn)行。

　　中文信息支持

　　美國(guó)Microsoft公司已經(jīng)開發(fā)出中文WindowsCE操作系統(tǒng)，我們?cè)谟布现饕獞?yīng)考慮的是為系統(tǒng)配備足夠的MaskROM或FlashMemory。除了中文操作系統(tǒng)所占的存儲(chǔ)空間外，還要為我們的漢字輸入法、智能手寫輸入法、語(yǔ)音命令識(shí)別程序及它們所用數(shù)據(jù)庫(kù)留出空間。在輸入接口上，為滿足識(shí)別的精度，觸摸屏和語(yǔ)音的A/D轉(zhuǎn)換器要有較高的分辨率。

　　前景預(yù)測(cè)

　　綜述

　　2009年12月日立推出了200MHz的64位的SH4處理器，它采用超標(biāo)量技術(shù)，性能達(dá)到360MIPS，使很多過去需在臺(tái)式機(jī)上完成的工作在掌上電腦中也可做到。加上存儲(chǔ)器技術(shù)的發(fā)展，如大容量FlashMemory、FerroRAM、RambusRAM等的出現(xiàn)，我們認(rèn)為，HPC處理器速度的提高能在實(shí)時(shí)智能接口方面得到進(jìn)一步的應(yīng)用。

　　語(yǔ)音和文字的識(shí)別

　　精度更高，反應(yīng)更快，與用戶的接口會(huì)更自然；

　　語(yǔ)音和圖像壓縮

　　采用對(duì)運(yùn)算量需求很大的多媒體壓縮技術(shù)，如語(yǔ)音的CELP、圖像的H.263和MPEG4可實(shí)現(xiàn)SmartPhone和VideoPhone通信以及數(shù)字媒體的編碼存儲(chǔ)。

　　此外，HPC與無線尋呼、蜂窩電話等通信產(chǎn)品的結(jié)合，HPC與掌上電視等消費(fèi)產(chǎn)品的結(jié)合，甚至與便攜式醫(yī)療保健設(shè)備的融合，都是未來HPC拓展應(yīng)用的方向。手持電腦本質(zhì)上是為個(gè)人使用的，并且不受場(chǎng)地和時(shí)間的限制，這是電腦從機(jī)房走入辦公室，再走入家庭后的又一進(jìn)步。

　　HPC的處理器目前面積還比較大，電池的使用時(shí)間也還較短。Philips在實(shí)現(xiàn)小型化和低功耗方面有一定的優(yōu)勢(shì)。其新的PR32000處理器為LQFP128封裝，只有14mm×14mm的面積，75MHz運(yùn)行時(shí)工作電流僅有75mA。在數(shù)字家電上的優(yōu)勢(shì)有可能使Philips在HPC的多媒體應(yīng)用上會(huì)顯出更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力