Tragbare Computer: Wo stehen wir heute? | Die mobile Revolution

Tragbare Computer: Wo stehen wir heute? – INHALT

1. Lange Akkulaufzeit oder hohe Leistung für den PC Bildschirm?
2. Tricks, ohne die tragbare Computer nicht auskämen
3. So nah und so klein wie möglich
4. Zwar älter, aber preislich erschwinglich

Lange Akkulaufzeit oder hohe Leistung für den PC Bildschirm?

Als ich in meiner Erzählung über die Entwicklung tragbarer Computer beim Toshiba T1100 (1985) endete, tat ich dies im vollen Bewusstsein, dass ich nicht nur eine ganze Welt, sondern eine ganze Galaxie tragbarer Computer verschiedener Konzepte und Konstruktionen überspringen würde. Zu diesen würde ich vor allem unter dem Gesichtspunkt ihrer Nutzung zurückkehren, etwa wie sie damals den stationären PC Monitor ergänzten.

Vereinfacht gesagt ist die Entwicklung tragbarer Computer ein Kampf zwischen Größe, Gewicht, Leistung, Akkulaufzeit, Ergonomie und Erweiterungsmöglichkeiten. Das sind gegensätzliche Parameter: Das Bestreben, höchste Leistungen zu erzielen, führte zur Entstehung der Notebook-Kategorie „Desktop Replacement“. Diese waren sehr schwer und hatten nur eine kurze Laufzeit auf Batterie, da sie leistungsstarke Komponenten mit hohem Verbrauch nutzten, um einen großen Monitor zu befeuern. Das Bestreben nach möglichst langer Laufzeit führte hingegen zu sparsamen, aber leistungsschwachen Maschinen, deren integrierter Bildschirm oft Kompromisse forderte.

Erst im Laufe der Zeit entstanden Kompromisse, wie potenziell leistungsstarke Prozessoren mit vielen Tiefschlafzuständen, die sich bei fehlender Last stark heruntertakten können (ihre Arbeitsfrequenz senken). Bei der Entwicklung dieser Technologien ging es nicht nur um Hardware-Unterstützung, sondern der Zauber liegt in der Integration mit der Software. Vor Jahren experimentierte ich mit System-Utilities und extremem Untertakten eines Notebooks mit Pentium MMX 233 MHz Prozessor, wobei ich bis auf 33 MHz herunterkam – und die Leistung reichte immer noch für Office und die Darstellung auf dem PC Bildschirm. Der wahre Zauber kam jedoch, als Windows die Fähigkeit erlangte, seine eigene Last dynamisch zu überwachen und die Prozessorleistung ohne Benutzereingriff zu regeln.

Tricks, ohne die tragbare Computer nicht auskämen

Das Ergebnis ist die heute wohl fortschrittlichste Form des tragbaren Computers – das Ultrabook. Dank extremer Komponentenintegration bietet es nur eine sehr kleine Hauptplatine. Durch die Erhöhung der Energiedichte haben die Batterien eine große Kapazität bei geringem Gewicht. Da sie den Verbrauch je nach aktueller Last auf dem PC Monitor oder internen Display regeln können, bieten sie langen Betrieb bei geringer Last, aber auch vernünftige Leistung für anspruchsvolle Berechnungen oder Videobearbeitung, wenn man sie an einen großen Monitor anschließt.

Ein weiterer enormer Pluspunkt war die Verbesserung der Architekturen von Prozessoren und Grafikprozessoren, die für das Bild auf jedem PC Bildschirm verantwortlich sind. Prozessorhersteller sind dafür bekannt, den Softwareablauf zu analysieren: Welche Befehle werden häufiger und welche seltener verwendet? Sie versuchen, die nächste Prozessorgeneration so zu optimieren, dass häufig genutzte Befehle maximal beschleunigt werden, ruhig auf Kosten der weniger genutzten. Prozessoren beherrschen informatische Tricks, die wie schwarze Magie wirken – zum Beispiel Dynamic Reordering (Neuanordnung von Befehlen zur maximalen Auslastung der Einheiten) oder Branch Prediction (Sprungvorhersage), bei der der Prozessor rät, wie eine Bedingung im Code ausgeht, und Befehle vorausberechnet, um Wartezeiten am Monitor zu vermeiden.

Heute kommt die Aufteilung der Prozessorkerne in leistungsstarke und effiziente Kerne hinzu. Die leistungsstarken nutzen alle Beschleunigungstricks, während die effizienten klein, sparsam und einfach sind. Sie sind hauptsächlich für Hintergrundprozesse gedacht, bei denen es nicht so sehr auf Leistung ankommt, sondern darauf, dass das System nicht stillsteht. Damit das wirklich gut funktioniert und der Benutzer auf seinem PC Bildschirm keine Verzögerungen bemerkt, muss die Unterstützung direkt in das Betriebssystem eingebaut werden, um Aufgaben korrekt zu verteilen.

So nah und so klein wie möglich

Eine weitere enorme Verbesserung ist die Hardwarebeschleunigung der Grafik. Die Arbeit mit Grafik und Video erfordert enorme Rechenleistung, unterscheidet sich aber von normalen Programmen dadurch, dass sie sich ständig wiederholt. Ein Frame eines Films wird nach dem anderen auf die gleiche Weise dekodiert. Wenn Chip-Designer wissen, welche Algorithmen sie beschleunigen müssen, können sie deren komplizierteste Teile direkt in Hardware gießen. Dadurch sinkt der Leistungsbedarf massiv, was Energie spart und es ermöglicht, Inhalte flüssig auf dem PC Monitor darzustellen. Wenn Sie sich je gefragt haben, warum Arbeit den Computer überlasten kann, ein Telefon aber Videoaufnahme und -wiedergabe problemlos schafft, liegt das an spezialisierter Hardware.

Eine neue Kategorie der Beschleunigung ist der TPU-Beschleuniger (Tensor Processing Unit) für künstliche Intelligenz, Video-/Audioverarbeitung und Augmented Reality. All diese Bereiche benötigen die Beschleunigung der Arbeit mit Tensoren (Vektoren, Matrizen usw.) und können die Leistung beschleunigen, wenn beispielsweise mehrere Monitore angesteuert werden müssen.

Moderne tragbare Elektronik sieht innen sehr einfach aus, da die meisten Funktionen in einem einzigen Chip integriert sind, der Funktionen von Prozessor, Grafik für den PC Bildschirm, Datenübertragung und Peripheriesteuerung vereint. Man nennt dies SoC (System on a Chip) – im Grunde ein ganzer Computer in einem Gehäuse. Das spart enorm Energie bei der Datenübertragung und erlaubt es, Teile nach Bedarf zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Heute befinden sich nur noch wenige Komponenten außerhalb dieses Chips, typischerweise Speicher und SSD, manchmal drahtlose Modems.

Apple versucht in seinen neuen Chips, sowohl das gesamte SoC als auch dessen Speicher in einem Gehäuse zu integrieren. Dies erlaubt eine Anbindung über einen sehr breiten Bus, was die Latenz drastisch verkürzt. Das ermöglicht wiederum eine Leistungssteigerung ohne signifikanten Anstieg des Energieverbrauchs, was bei Laptops und Handys wichtig ist, besonders wenn man externe Monitore anschließen möchte.

Zwar älter, aber preislich erschwinglich

Der extreme Anstieg der Integration erlaubt es, tragbare Geräte aus wenigen Komponenten zu bauen, was sie billiger und kompakter macht. Sie können gegen Wasser isoliert werden, da Wärme bei sinkendem Verbrauch passiv über das Gehäuse abgeleitet werden kann. Wenn Sie sich über den hohen Preis der neuesten Produkte wundern: Darin sind auch die enormen Forschungs- und Entwicklungskosten enthalten. Mit der Zeit fallen Geräte mit älteren Chips jedoch im Preis und können sehr günstig verkauft werden. Das erklärt die breite Preisspanne. Wer hier spart, hat vielleicht Budget übrig und kann einen besseren Monitor kaufen.

Eine große Ausnahme bilden mobile Workstations und Gaming-Notebooks, die dedizierte Grafikchips haben, auf kompromisslose Leistung ausgelegt sind und adäquate Kühlung benötigen. Spitzenmodelle versuchen mit exzellenten Displays (einem hochwertigen Bildschirm), hohen Bildwiederholraten, Touchpanels, einem zweiten Bildschirm und ansprechendem Design zu beeindrucken. Diese Elemente machen solche Maschinen komplexer und teurer.

Die gewöhnlichen Computer für Büroarbeit können wir heute auf die Fläche einer Kreditkarte schrumpfen, sodass der Großteil des Gehäusevolumens für den Akku genutzt werden kann – oder leer bleibt. Deshalb sollten Sie heute mehr denn je über Ihre tatsächlichen Bedürfnisse nachdenken: Wenn Sie nur ein Basisgerät für Filme, Internet und Büroarbeit suchen, werden Sie überrascht sein, wie günstige und dennoch passende Geräte Sie finden können! Und falls der integrierte Screen zu klein ist, können Sie jederzeit einen externen Monitor kaufen.

Dank fortschrittlicher Technologien wie dynamischem Leistungsmanagement, integrierten SoC-Chips und spezialisierten Beschleunigern gelang es, Geräte zu schaffen, die nicht nur leistungsstark und sparsam, sondern auch kompakt und erschwinglich sind. Für den Benutzer bedeutet das eine größere Auswahl und die Möglichkeit, ein Gerät zu finden, das genau den Bedürfnissen und dem Budget entspricht – egal ob man es mobil nutzt oder stationär an einen PC Monitor anschließt.