个人数字助理

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个人数字助理(Personal Digital Assistant; PDA)

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什么是个人数字助理

  个人数字助理是是集电子记事本、便携式电脑和移动通讯装置为一体的电子产品,即将个人平常所需的资料数字化,能被广泛的利用与传输。狭义的PDA是指电子记事本,其功能较为单一,主要是管理个人信息,如通讯录、记事和备忘、日程安排、便笺、计算器、录音和辞典等功能。广义的PDA主要指掌上电脑,当然也包括其他具有类似功能的小型数字化设备。

  PDA可分为:电子词典、掌上电脑、手持电脑设备和个人通讯助理机四大类。而后两者由于技术市场的发展,已经慢慢融合在一起了。

个人数字助理的类型

  自PDA这一概念问世以来,世界上许多公司对它都表现出了极大的兴趣,推出了众多的新产品。下表所给出的是一些最具代表性的系统。在PDA领域中,美国和日本处于领先地位,是最有力的开发者。目前,从事PDA开发工作的美国公司主要有:AppleAT&T、Motoro-la、IBMMicrosoftBellsouthCompaq。日本公司主要有:卡西欧夏普松下东芝等。除了美国和日本之外,欧洲、韩国和我国台湾等地的公司在这一领域中也不甘心落后,纷纷加入了PDA市场的角逐。目前,欧洲的西门子菲利浦英国电讯荷兰电讯和台湾的宏基、神宝、倚天及韩国的三星、金星、标准电讯等都在努力研究和开发自己的PDA产品。

  各公司虽然推出了众多的PDA产品,但对于某一公司来说,一般只是根据自己原有的技术基础和发展战略开发有自己特色的产品。因此,导致了到目前为止,几乎还没有一个PDA系统具备了前面所说的全部6个特征。通常一个具体的PDA只强调上述6个特征之中的某几个特征,这样,就使PDA产生了分化,形成了几类各具特色的分支。从目前的实际情况来看,大致有以下4类不同的PDA。

  1.笔式掌上机

  笔式掌上机是最经典的一类PDA。PDA是一种与微型机有着完全不同的用户对象的全新信息设备,这一思想在笔式掌上机中得到了集中的体现。笔式掌上机最主要的特点是强调笔的应用,因此,它一般不带键盘,笔是它的唯一输入手段。为了支持笔输入,笔式掌上机中都配有性能良好的手写体识别软件。典型的笔式掌上机有Apple公司的Newton MessagePad、Newton MessagePad 100、Newton Mes-sagePad 110、Newton MessagePad 120、Newton MessagePad 2000以及Tandy和卡西欧公司的Zoomer(Tandy公司称之为ZPDA,卡西欧公司称之为Z-7000)。Newton MessagePad 2000是Apple公司最新款的PDA,它有很强的Internet功能,并内置有字处理和电子表格软件。

  值得一提的是,Apple公司对Newton的结构采取了完全开放的策略,鼓励其他厂商制造Newton的兼容产品。目前,已有很多厂商获得了生产基于Newton结构的产品许可证。这些公司包括:Cirrus Logic、MatsushitaSiemensMotorola夏普东芝、美国电讯、荷兰电讯等。由于这些公司Apple引进技术,其产品Apple的Newton基本相同,如夏普的ExpertPadPI-7000,除了在显示屏表面加了一块保护板外,其它主要特性同Newton MessagePad完全一样。

  2.掌上PC机

  掌上PC机(Hand-Held PC或Palmtops PC)的开发商多为传统上生产大型、小型或微型计算机系统的厂家。在一定程度上,掌上PC机是便携式计算机的缩微产物,它的特点是注重PDA与微型机的兼容。很多PC机所具有的特点在掌上PC机中都可找到它们的痕迹。例如,掌上PC机多用DOS作为操作系统,以键盘作为主要的输入手段等。典型的掌上PC机有HP公司的100LX和200LX、IBM公司ThinkPad 710、富士通公司的325 Point和宏基公司的AcerPad 100等。其中HP 100LX和200LX最具代表性,它的操作系统为DOS5.0,CPU为80C186,显示器与CGA兼容,机上配有Mail Mobile、LapLink Remote、Lotus 1-2-3和Pocket Quicken等一批应用软件,熟悉DOS的用户可以很快掌握它的使用方法。去年在美国拉斯维加斯举行的Comdex ’96秋季展览会上又出现了多种新型的掌上PC。这些掌上PC都以Microsoft公司最新研制的Windows CE(Consultor Electronics)作为操作系统。Windows CE是袖珍版的Windows,在它之上可运行Word和Excel等应用软件

  3.个人通信机

  个人通信机(Personal Com-municators)的开发商多为传统上生产通信产品的厂家。个人通信机最主要的特点是注重PDA的通信能力。凡可称为个人通信机的PDA都带有modem和强有力的通信软件,可通过有线及无线网发送或接收E-mail和Fax。个人通信机对输入方法没有很高的要求,其中有相当一部分个人通信机不具备识别手写体字符的能力。另外,由于个人通信机引入了大量的通信部件,因此,一般它的价格较高。典型的个人通信机有AT&T公司的EO440和EO880、Motorola公司的Envoy和Marco、索尼公司的Magic Link以及Bellsouth Mobility公司的Simon。EO440和EO880于1993年3月推出,是最早问世的PDA之一。

  4.组织机

  组织机(Organizer)的开发商多为传统上生产家用电器的厂家。它的发展实际上先于PDA。在PDA出现之后,新推出的一部分高档组织机由于与PDA功能相近,因此,也被列入了PDA的范畴。但组织机与其它类型的PDA有几个显著的不同之处:一是功能较弱,一般来说,组织机没有操作系统,只能运行一些固定的应用软件,如计划管理、日程安排等,也不具有通信功能;二是价格较低,通常组织机的价格只有其它类型PDA的70%左右;三是由于其功能简单,所以组织机的电池寿命较长,一般可达70小时以上;四是组织机的销售已形成一定的规模,已有一定的用户群。典型的组织机有Amstrad公司的PDA 600 PenPad、夏普公司的Wizard OZ-9600和卡西欧公司的Boss。由于PDA系统的多元化,因此,以上给出的类别只是相对的。有一些PDA很难被归到哪一类当中,例如,富士通公司的PoqetPda Plus的操作系统为DOS,似乎应把它称为掌上PC机,但它又以笔作为唯一的输入手段,因而又很具笔式掌上机的特征。

个人数字助理的软硬件技术

  前面介绍PDA时所谈到的6个特征,主要是从用户的角度观察PDA所得到的结果,而更能反映PDA本质的是其软硬件系统的结构和组成。与PDA关系最密切、对PDA来说也最重要的软硬件技术领域有:操作系统、CPU芯片、通信、应用软件开发环境与程序设计语言、笔输入、PC卡、Flash RAM、电池和LCD

  1.操作系统

  PDA采用的操作系统有两大类:第一类是台式PC机的操作系统或与其兼容的操作系统;第二类是针对PDA的特点而编写的操作系统。前者有DOS、WinPDA和Windows CE。其中,WinPDA是MS Windows的PDA变种,Microsoft公司已于1994年终止了WinPDA的开发工作。后者有Apple公司的Newton Intelligence、Geowork公司的GEOS、General Magic公司的Magic Cap及Co公司的PenPoint。

  采用与PC机兼容的操作系统反映了PDA是PC机的伙伴这一伴这一思想。这种做法的好处是:在一定程度上可与台式PC兼容,并使原来对PC机比较熟悉的用户能很快地掌握PDA的使用方法。但由于PDA与PC机在许多方面都有很大的区别,而仅操作系统相同并不能使PC机上的软件直接在PDA上运行。因此,在PDA上采用PC机的操作系统并不一定是个好的想法。Microsoft公司试图在PDA上推行WinPDA的努力没有获得成功,在一定程度上说明了这一问题。专门为PDA开发的操作系统有两个显著特点:

  (1)文件系统通常采用面向对象的组织结构。Newton Intelligence的文件系统就是一个典型的例子。像OLE和OpenDoc一样,它将文件系统的结构从以操作为中心改为以数据为中心。Newton Intelligence系统所管理的数据被存储在一个个的构架(Frame)之中,每个构架由多个槽(Slots)组成。每个槽之中所包含的内容可以是数据、操纵数据的命令或其它的构架。

  (2)与其它种类的操作系统相比模块化程度更高。一个典型的例子是GEOS。它将基本核心与用户接口分开,并支持两种接口。一种是通用接口,该接口为所有的GEOS应用程序所共有;另一种是专用接口,由开发人员自行设置。这两种接口之间的信息分离和传递由一个中间的抽象层负责实现。

  2.CPU芯片

  PDA的CPU芯片可分为三代。第一代芯片用于最早出现的PDA上。它们包括ARM公司的ARM610和AT&T公司的Hobbit 92010。ARM610被用于Apple公司的"Newton MessagePad"上。Hobbit 92010被用在EO的EO440和EO880上。它们两者都是RISC结构的32位芯片。第二代芯片有Hitachi公司的SH700系列、NEC公司的V800系列、Intel公司与VLSI公司的Polar系列、Motorola公司的68349和AMD公司的AM386SC。AT&T公司继Hobbit 92010之后推出的Hobbit 92020及ARM公司的ARM710也属这一代。SH700、V800和Polar是32位的RISC芯片,68349和AM386SC是CISC结构的芯片。1995年以后推出的芯片为第三代芯片,这一代芯片主要有IBM公司Motorola公司的PowerPC 602、PowerPC 603e以及DEC公司ARM公司的StrongARM。它们采用的都是RISC结构。

  PDA的CPU芯片无论属于哪一代,都明显不同于微型机的CPU芯片。它的特点包括:

  • 价格低:价格一般在25~50美元之间,而不像奔腾芯片那样需要上百美元。例如,尽管AM386SC的集成度很高,但其价格却只有50美元(1994年的报价)。
  • 尺寸小:晶片(die area)尺寸一般为50~100平方毫米。如ARM610的晶片尺寸为71平方毫米,Hobbit 92010为92平方毫米,68349为100平方毫米。而奔腾的晶片尺寸为294平方毫米。
  • 工作电压低:工作电压多数为3.3伏。有少数芯片的工作电压更低,如V810为2.7伏。
  • 耗电低:多采用CMOS等低功耗的材料做成,因而耗电量很低。如V810的耗电量为100毫瓦,68349的耗电量为300毫瓦。而奔腾的耗电量要达到将近20瓦。另外,PDA的CPU芯片上一般带有电源管理单元,可以根据工作需要调整电能的使用。如可在一定的时候关掉显示器和某些外部设备的电源。
  • 集成度高:芯片上一般包含多种功能部件。有些CPU芯片甚至只需加上ROMRAM就可构成一个完整的PDA系统。例如,在Polar芯片上集成的内容包括CPU、图形处理部件、电源管理部件、存储控制部件和LCD接口等。
  • EIP(Execute In Place)功能:当时钟停止后又重新启动时,不会丢失原有的状态,并且ROM中的代码不必装入RAM就可直接运行。

  3.通信

  目前,PDA对通信功能的支持只限于通过无线通信网传送E-mail和Fax,由于无线通信网的传输速度和软件功能等原因,要做到可直接存取远程主机中的数据文件还是下一步的目标。影响PDA通信功能的因素主要来自无线通信网、通信部件和通信软件等3个方面。在美国,目前有4种不同的无线通信网可使用,即:

  • 蜂窝电话网。
  • CDPD(Cellular Digital Packet Data)网 由AT&TMotorola、Bell Allantic Mobile System、Ngnex、GTE、Southwestern Bell、McCaw Cellular和Sprint等公司开发。
  • RAM网 由Bellsouth Mobile System和RAM Broadcasling等公司开发。
  • Ardis网 由Motorola公司IBM公司开发。

  另外,最近PCS(Personal Communication System)发展很快,将来有可能取代现有的蜂窝电话网。在有关PCS的标准方面存在着激烈的竞争,日本、美国和欧洲都有各自的打算。日本希望采用他们的PHS(Personal Handy Phones)作为标准;欧洲力推DECT(Digital EuropeanCordless Telephone);美国则希望采用WACS(Wireless Access Communication System)作为标准。

  PC卡/插槽为通信部件带来了福音。所有的通信部件,如modem卡,都可做成一块PC卡。用户只要在PDA上插入一块这样的PC卡就可与通信网相联接。但是,PDA对modem卡提出了更高的技术要求,原有的modem卡多数都不适应于在移动环境下工作。在传送语音时,微小的中断不是什么大问题,而在传送E-mail、Fax或数据文件时,那怕是极其短暂的传输中断都是不能容忍的。

  与通信硬件相比,通信软件的发展水平还要滞后些。目前,软件开发者不得不为不同的modem开发出不同的应用软件。为了提高通信软件的开发效率,已有公司推出了一些面向通信的操作系统和用于开发通信软件的程序设计语言。前者的代表是General Magic公司的Magic Cap,后者的代表是该公司的Telescript语言。

  4.应用软件开发环境与程序设计语言

  可能是由于PDA的应用软件一般由它的生产厂商和第三方完成的原因,目前公开推出的PDA应用软件开发环境与程序设计语言较少。上面所提到的Magic Cap操作系统和Telescript语言是其中之一。另一比较典型的例子是Apple公司为Newton MessagePad开发的NTK(Newton Tool Kit)环境和NewtonScript语言。NTK环境由两部分组成,一部分运行于Mac微型机上,另一部分运行于Newton MessagePad上,两部分之间通过串行口相联接。NTK是一个图示化的环境,它提供了按钮、菜单等一些可视构件(View),应用程序开发者利用这些可视构件及直接操纵的方法可生成Newton MessagePad应用程序。

  5.笔输入

  笔与鼠标是不同的输入技术。鼠标是一个指针定位设备,它总与显示屏上光标所指的位置相对应,而笔则不对应于屏幕上的某一位置。用户通过笔所输入的内容可分为笔迹和标志(Gesture)两种。笔迹对应于字符串或图像,字符串通常被识别为对应的ASCⅡ码,而标志则表示用户发出的命令。比如在一个对象上画√可表示其被选中,而画×则表示删除这个对象。一些PDA为了避免识别手写体字符所带来的麻烦,引入了一个新的数据类型Data Ink。在很多场合下,用户输入的笔迹可作为Data Ink类型的数据储存起来,而不一定要把它们转换成正文字符。在Data Ink类型的变量之中,除笔迹的位图信息之外,还保存有书写时间、书写时笔对屏幕的压力和笔的角度等一些附加信息。为了促进笔输入技术的发展,有关人士提出了一个专门用于描述笔迹的工业标准Jot。

  6.PC卡

  PC卡也叫PCMCIA卡。PCMCIA是个人计算机存储卡国际标准协会(Personal Computer Memory Card International Association)所制定的一个标准。它规定了PC卡与PC卡插槽之间的连接方法。PCMCIA标准除支持RAM卡和ROM卡之外,还支持modem卡、网络卡和I/O接口卡。按照个人计算机存储卡国际标准协会的规定,PC卡共有三种不同的类型。这三种PC卡的长度均为85.6mm,宽度为54mm,并且都有68个插孔。它们三者的不同之处在于其厚度和对应插槽的尺寸。1型PC卡的厚度为3.3mm,RAM卡和ROM卡通常是1型卡;2型为5.5mm,modem卡和I/O接口卡通常是2型卡;3型为10.5mm,一些专用的PC卡通常是3型卡。PC卡的插槽也分为三种类型。1型PC卡插槽支持1型PC卡;2型PC卡插槽支持1型和2型PC卡;3型PC卡插槽支持1型、2型和3型PC卡。

  7.Flash RAM

  Flash RAM是一种最有希望在PDA上广泛使用的海量存储装置。它通常以PC卡的形式出现。Flash RAM有三个主要的特点,即:非易失;存储量大,可达80M左右;需分块读写。

  8.电池

  PDA因其尺寸和价格的限制,没有像某些移动计算设备那样使用带有微处理器的智能化电池,使用的仍旧是碱电池、镍镉电池和锂离子电池等普通的化学电池。5号和7号碱电池是在PDA上使用最广泛的电池,其能量密度居中,介于镍镉电池和锂离子电池之间。镍镉电池是一种使用较早的充电电池,但它的能量密度不太高,且记忆效应明显。也就是说,在使用过程中,如多次不完全放电,则将出现电池中的电能在耗尽之前,电压就开始下降的问题。锂离子电池的能量密度高于镍镉电池和碱电池,且无记忆效应,但过度充电和放电会对它造成损害。

  9.LCD

  作为显示器的LCD是PDA中最贵的部件,其价位约在30美元左右。目前,供PDA使用的LCD在整个LCD产业中已占有一定的份额,据估计约在10%左右。针对PDA的特点,已有部分生产厂商开始研究和开发可满足其特殊需要的LCD。这部分LCD有以下一些特点:

  • 尺寸小:约为4~5英寸。
  • 厚度薄:它们多采用薄型玻璃板和TAB(Tape Automated bonding)组装技术。
  • 耗电低。

  

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