ラップトップの仕組み

ラップトップ コンピューターの人気の急増は、ある意味、皮肉なものです。これらは完全にポータブルであり、デスクトップ モデルよりも消費電力と騒音が少なくなります。ただし、これらの違いはほとんどのユーザーが気付かないほど小さい場合もありますが、多くの場合、速度が少し遅くなり、グラフィックスとサウンドの処理能力が低下します。

また、ラップトップはデスクトップよりも高価です。しかし、価格差は縮まりつつあります。ラップトップの価格はデスクトップの価格よりも早く下落しており、実際に 2005 年 5 月にはラップトップ PC が初めてデスクトップ モデルを上回りました 。

デスクトップタワーにあるすべての機器を、どのようにしてこのような小さなパッケージに収めることができるのでしょうか?また、ラップトップはどのようにしてバッテリ電源だけで動作できるほど効率的に動作できるのでしょうか?この記事では、ラップトップに関するこれらの質問やその他の質問に対する答えを見つけます。

全体として、ラップトップ コンピューターとデスクトップ コンピューターは非常に似ています。基本的なハードウェア、ソフトウェア、オペレーティング システムは同じです。主な違いは、コンポーネントがどのように組み合わされるかです。

デスクトップ コンピュータには、マザーボード、ビデオ カード、ハード ドライブ、およびその他のコンポーネントが大きなケースに収められています。モニター、キーボード、およびその他の周辺機器は、ワイヤレスまたはケーブルで接続します。ケースが縦置きでも​​横置きでも、アドイン カード、ケーブル、空気循環のための十分なスペースがあります。

ただし、ラップトップは、最もコンパクトなPCタワーよりもはるかに小さく、軽量です。画面はキーボードと同様にユニットに統合されています。ラップトップは、空気循環のための十分なスペースを備えた広々としたケースの代わりに、すべての部品がぴったりと収まる小さくて平らなデザインを採用しています。

この基本的な設計の違いと、ラップトップ本来の携帯性のため、コンポーネントは次のことを行う必要があります。

多くの場合、これらの違いによりコンポーネントの価格が高くなり、ラップトップの価格が高くなる原因となる可能性があります。次のセクションでは、ラップトップがこれらの違いをどのように処理するかを調べます。

ラップトッププロセッサ

マイクロプロセッサ、つまりCPU はオペレーティング システムと連携してコンピュータを制御します。それは本質的にコンピュータの頭脳として機能します。 CPU は大量の熱を発生するため、デスクトップ コンピューターは循環空気、ファン、ヒートシンク(プロセッサーから熱を奪うために使用されるプレート、チャネル、放熱フィンのシステム) を使用して冷却します。ラップトップにはこれらの各冷却方法を配置できるスペースがはるかに少ないため、通常、CPU は次のようになります。

一部のラップトップでは、より低いクロック速度で動作するように設定されたデスクトップ CPU が使用されています。これによりパフォーマンスは向上しますが、これらのラップトップは通常、動作が非常に熱くなり、バッテリー寿命が大幅に短くなります。

通常、ラップトップには、CPU からの熱を放散するために、小型のファン、ヒートシンク、ヒート スプレッダー、またはヒート パイプが付いています。一部のハイエンド ラップトップ モデルでは、ヒート パイプの横のチャネルに液体冷却剤を保持することで熱をさらに低減します。また、ほとんどのラップトップのCPU はユニットの端近くにあります。これにより、ファンは熱を他のコンポーネントを介さずに直接外部に移動させることができます。

ラップトップのメモリとストレージ

ラップトップのメモリは、プロセッサが遅いことによるパフォーマンスの低下の一部を補うことができます。一部のラップトップではCPU 上または CPU のすぐ近くにキャッシュメモリが搭載されており、より迅速にデータにアクセスできます。一部の製品には、より大きなバスがあり、プロセッサ、マザーボード、メモリ間でデータをより速く移動できるようになります。

ラップトップは、スペースを節約するために、より小さなメモリ モジュールを使用することがよくあります。ラップトップで使用されるメモリの種類には次のものがあります。

一部のラップトップはアップグレード可能なメモリを備えており、メモリ モジュールに簡単にアクセスできる取り外し可能なパネルを備えています。

デスクトップと同様に、ラップトップにはハードディスク ドライブが内蔵されており、オペレーティング システム、アプリケーション、データ ファイルが保存されます。ただし、ラップトップは一般にデスクトップよりもディスク容量が少ないです。ラップトップのハード ドライブは、物理的にデスクトップのハード ドライブよりも小さいです。さらに、ほとんどのラップトップ ハード ドライブはデスクトップ ハード ドライブよりも低速で回転するため、熱と電力消費の両方が削減されます。

デスクトップ コンピュータには、 CDやDVD ROM ドライブなどの追加ドライブを取り付けるための複数のベイがあります。ただし、ラップトップのスペースはかなり不足しています。多くのラップトップはモジュラー設計を採用しており、さまざまなドライブを同じベイに取り付けることができます。これらのドライブには 3 つの異なる指定があります。

場合によっては、これらのドライブ ベイはドライブに限定されず、追加のバッテリーも受け入れることができます。

次に、ラップトップのビデオ処理と表示機能を見ていきます。

ノートパソコンの画面、グラフィックス、サウンド

グラフィックス プロセッシング ユニット(GPU) は、3D グラフィックスのレンダリングに必要な計算を処理するマイクロプロセッサです。 CPU と同様に、GPU も大量の熱を発生します。ほとんどのラップトップには、マザーボードにグラフィックス機能が組み込まれているか、ラップトップでの使用に特化して設計された GPU を搭載した小型のグラフィックス カードが搭載されています。 GPU メーカーはどちらもラップトップ専用の GPU を製造しています。ラップトップは CPU と GPU の間でメモリを頻繁に共有するため、スペースを節約し、電力消費を削減します。

多くの人はラップトップのグラフィックス パフォーマンスの低下に気づいていません。ラップトップは、Web サーフィンや生産性アプリケーションに十分な処理能力を備えています。ただし、最新の 3D ゲームには苦労する可能性があります。ゲーム愛好家向けに設計されたいくつかの特殊なラップトップには、より強力な GPU と追加のビデオ メモリが搭載されています。

ラップトップは、液晶ディスプレイ(LCD) 画面にグラフィックスを表示します。ほとんどの画面のサイズは 12 ～ 17 インチで、画面のサイズはラップトップ全体のサイズに影響します。さらに、ノートパソコンの画面は次のような場合があります。

アクティブ マトリックス ディスプレイは画像が鮮明で読みやすく、バックライト付き画面は低レベルの照明条件に適しています。

ほとんどのラップトップには、マザーボード上のサウンド カードまたは統合サウンド処理のほか、小型の内蔵スピーカーも搭載されています。ただし、一般にラップトップの内部には、最高級のサウンド カードや高品質のスピーカーを搭載するのに十分なスペースがありません。ゲーム愛好家やオーディオ愛好家は、 USBまたはFireWireポートを使用してラップトップに接続する外部サウンド コントローラを使用して、ラップトップのサウンド機能を補うことができます。

ノートパソコンのバッテリー

ラップトップもデスクトップも電気で動作します。どちらも、リアルタイム クロックを維持するための小さなバッテリーと、場合によっては CMOS RAM を備えています。ただし、デスクトップ コンピュータとは異なり、ラップトップは持ち運びが可能で、バッテリだけで動作します。

ニッケル カドミウム(NiCad) バッテリは、ラップトップ コンピュータで一般的に使用される最初のタイプのバッテリであり、古いラップトップではまだこのバッテリが使用されていることがあります。次の充電までの寿命は約 2 時間ですが、この寿命はメモリ効果に基づいて充電ごとに減少します。セルプレート内に気泡が発生し、再充電に利用できるセルスペースの総量が減少します。これを回避する唯一の方法は、バッテリーを完全に放電してから再充電することです。 NiCad のもう 1 つの欠点は、バッテリーの充電が長すぎると爆発する可能性があることです。

ニッケル水素(NiMH) バッテリーは、ニカド電池と新しいリチウムイオン (LiIon) バッテリーの間の橋渡しとなります。ニッカドよりも次の充電までの寿命は長くなりますが、全体的に総寿命は短くなります。これらはメモリー効果の影響を受けますが、ニカド電池ほどではありません。

リチウムイオン電池はラップトップコンピュータの現在の標準です。軽くて寿命が長いです。メモリー効果の影響を受けず、ランダムに充電でき、過充電しても過熱しません。また、ラップトップ用に入手可能な他のバッテリーよりも薄いため、新しい超薄型ノートブックに最適です。リチウムイオン電池は、約 950 回から最大 1200 回の充電まで持続します。

リチウムイオン電池を搭載したラップトップの多くは、電池寿命が 5 時間であると主張していますが、この測定値はコンピューターの使用方法によって大きく異なります。ハードドライブ、その他のディスクドライブ、 LCDディスプレイはすべて、かなりのバッテリー電力を使用します。ワイヤレス インターネット接続を維持する場合でも、ある程度のバッテリー電力が必要です。ラップトップ コンピューターの多くのモデルには、バッテリー寿命を延ばしたり、バッテリー残量が少ないときにバッテリー電力を節約したりするための電源管理ソフトウェアが搭載されています。

ホワイトブック

多くの人が自分自身または顧客用にカスタム PC を構築します。ホワイトボックスと呼ばれるこれらの自作コンピューターは、コンピューター市場の重要な部分を占めています。見た目やパフォーマンスのためにコンピューターを改造する人もいます。これはモッディングと呼ばれます。しかし、ラップトップを構築したり改造したりする場合はどうでしょうか?

改造または自作のラップトップはホワイトブックと呼ばれます。現在、ホワイトブックはノートブック市場の約 5% を占めており、この数字は徐々に上昇しています。業界は、エンドユーザーをラップトップから遠ざけるという点でかなりうまくやっています。ラップトップを開けたり、変更したり、部品を入手したりすることが困難になっています。さらに、ラップトップのシャーシを開けると、ほとんどの場合、メーカーの保証が無効になります。

ラップトップを一から構築するための部品を見つけるのは依然として困難ですが、ベンダーは一部の顧客がラップトップの空のシェルを注文することを好み、許可しています。ホワイトブックを作成して顧客に販売する再販業者には特にオープンです。さらに、シェルに付属しているものを改造したりアップグレードしたりすることもできます。のような企業がそれをビジネスにしている。

ラップトップのシェルは次のもので構成されます。

つまり、ホワイトブックを作成したい人は、次のものを見つける必要があります。

現時点では、ラップトップ部品のフォームファクター(形状とデザイン) に関する実際の標準はありません。ラップトップ用に設計されたプロセッサは販売されていますが、それらのチップ用のマザーボードを見つけるのは別の話です。ハードドライブは非常に標準的であり、SODIMM システムメモリは簡単に入手できますが、他の部品については多少の調査が必要になる場合があります。

次にノートパソコンの歴史を見てみましょう。

ラップトップの歴史

1970 年代、ゼロックス パロアルト研究センターのアラン ケイは、ノートブックとほぼ同じサイズのワイヤレス ポータブル コンピュータに関するビジョンを持っていました。彼はそれをダイナブックと名付けました。ケイの Dynabook は、スケッチとボール紙モデルを超えることはありませんでしたが、真のポータブル コンピューターの開発に向けた車輪が動き始めました。

1979 年に、Grid Systems Corporation の William Moggridge は、最初に機能するポータブル コンピューターを作成しました。 340 キロバイトのバブル メモリ、マグネシウム ダイカスト ケース、折りたたみ式エレクトロルミネセンス グラフィック ディスプレイ スクリーンを備えていました。 NASA は宇宙計画で使用するために、1 個あたり 800 ドルで数個を購入しました。

ガビラン コンピュータやアップルなどの他の企業は、翌年に他のポータブル コンピュータを導入しました。ただし、最初に商業的に実行可能なマシンは、1986 年に導入されたIBM PC Convertibleでした。PC Convertible には次のような特徴がありました。

重さは 12 ポンド (5.4 kg) と重く、PC コンバーチブルは 3,500 ドルで販売されました。これは、今日のラップトップで使用されているクラムシェル デザインを備えた最初のポータブル コンピューターでした。 PC Convertible の成功は、Compaq や Toshiba などの競合他社がポータブル コンピュータのクラムシェル デザインに切り替えるきっかけとなりました。そしてラップトップコンピュータの時代が始まりました。

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