Innehållsförteckning
- Fler MOSFETs i IC
- Förbättring av PCB-design
- Framsteg inom mjukvara
- Shrinking ports
Under åren har ingenjörer kunnat stoppa in fler och fler transistorer inuti det integrerade kretschippet, och på så sätt öka bearbetningsprestanda per ytenhet.
Om du är millennial eller äldre, kommer du utan tvekan ihåg de skrymmande bärbara datorerna från 80-talet och början av 90-talet. Om inte, klicka här och kolla in dessa vintage bärbara datorer. Jämför dem med de bärbara datorer du ser idag, som
Apple MacBook
, Lenovo Yoga
och
HP Spectre,
och du skulle slås av vördnad över deras eleganta utseende. Hur gick bärbara datorer över från dessa skrymmande 15+ pund-maskiner på 80-talet till de lätta och otroligt kraftfulla bärbara datorerna 2020?
Om du noga övervakar säljplanen för tillverkare av bärbara datorer nuförtiden, läggs stor vikt vid hur eleganta, lätta och effektiva deras bärbara datorer är. Faktum är att många bärbara datorer är så lätta att vi kan plocka upp dem med bara två fingrar! Trots sin kompakthet är dessa datorer fortfarande beväpnade med kraftfulla processorer, gott om lagringsutrymme och långvariga batterier, vilket väcker frågan… varför har bärbara datorer blivit så smala med åren, trots att deras lagrings- och beräkningskapacitet har vuxit avsevärt?
Fler MOSFETs i ICs
Den största anledningen till minskningen av datorstorlek är att tillverkare har kunnat göra integrerade kretsar (IC) mindre, vilket gör att viktiga IC:er som processorer är extremt kompakta, men ändå mycket kraftfulla. Detta görs genom att stoppa fler MOSFET-transistorer inuti ett givet utrymme.
Man som håller i en IC-chip i kolastorlek (Fotokredit: luchschenF/Shutterstock)
Du förstår, IC:er är små elektroniska system i och för sig. Om du gick en grundläggande elektronikklass i din skola eller högskola, skulle du veta att en elektrisk krets i grunden består av grundläggande elektroniska komponenter som motstånd, kondensatorer, transistorer, dioder, etc.
Nu, i integrerade kretsar (IC) används en speciell klass av transistorer som kallas metalloxidkiselfälteffekttransistorer (MOSFET) för att emulera specialfunktionskretsar . MOSFETs har fysiska egenskaper som gör det möjligt för ingenjörer att replikera funktionaliteten hos motstånd, kondensatorer, switchar, etc. genom att använda dem. Det bästa med MOSFET:er är att de är lättare att skala; med andra ord, genom att optimera designteknikerna kan ingenjörer stoppa in fler transistorer inuti IC:erna.
Således har ingenjörer under åren kunnat stoppa in fler och fler av dessa transistorer i IC-chippet, vilket ökade bearbetningsprestanda per ytenhet. Det bästa var att tillägget av fler transistorer inte krävde mer elektrisk kraft eftersom deras storlek förblev densamma. Som ett resultat översattes detta till mer processorkraft per enhet el.
Moores lag
Denna demonstration av ökad processorkraft utan en ökning i storlek förklaras bäst av Moores lag. Gordon Moore, medgrundare av Electronics Magazine, publicerade en artikel på 1960-talet som förklarade den otroliga effekten av miniatyriseringen av teknik och förutspådde att det skulle ta cirka 18 månader att fördubbla deras processorkraft. Det betyder att en processor om 10 år skulle vara 100 gånger kraftfullare än en processor idag! Du kan läsa varför datorer i allmänhet har blivit mindre och kraftfullare med åren här.
Förbättring av PCB-design
Det tryckta kretskortet (PCB) – det huvudsakliga gröna kortet inuti din bärbara dator där alla elektroniska komponenter är monterade – har också utvecklats under åren. Förbättringar i PCB är svårare att mäta visuellt, men de har också bidragit till att göra bärbara datorer smalare och lättare. Moderna bärbara datorer använder högdensitetsanslutningar i dessa PCB-kort, vilket innebär att kopparspår som kanalisera elektricitet på PCB-kortet gör det i flera lager. Detta har gjort det möjligt för tillverkare att packa mer anslutningsmöjligheter i ett mindre, lättare utrymme.
Tryckt kretskort (PCB) (Foto: Pixabay)
Framsteg inom mjukvara
Det här kanske inte låter som ett intuitivt alternativ för att göra datorer snyggare, men mjukvara och verktyg har också spelat sin roll för att minska storleken på bärbara datorer. Det finns många avancerade elektriska kretsar och systemsimuleringsprogram tillgängliga på marknaden, inklusive PSpice, ECAD, Proteus, MATLAB och SciLab.
Alla dessa tillåter tillverkare att snabbt testa sina konstruktioner genom att köra simuleringar. En simulering består i grunden av att lägga kretsschemat på datorprogramvara och sedan mäta uteffekten från kretsen. Detta sparar mycket tid under utvecklingsstadierna.
Dessa mjukvaruframsteg har gjort det lättare för tillverkare att snabbt testa sina nya kompakta konstruktioner, snarare än att manuellt testa allt.
Också , under decennierna har tillverkare samlat in enorma mängder data angående design och tillverkningsprocesser. Tillsammans med framsteg inom mjukvara för kretssimulering har detta hjälpt dem att upptäcka sätt på vilka bärbara datorer kan göras ännu snyggare genom effektiv design.
