Přenosné počítače: Kde jsme dnes? | Mobilní revoluce

Přenosné počítače: Kde jsme dnes? – OBSAH

1. Dlouhý chod na baterii, nebo vysoký výkon?
2. Triky, bez kterých by se přenosné počítače neobešly
3. Co nejblíže a co nejmenší
4. Sice starší, ale cenově dostupné

Dlouhý chod na baterii, nebo vysoký výkon?

Když jsem ve svém vyprávění o vývoji přenosných počítačů skončil u Toshiby T1100 (1985), učinil jsem to s plným vědomím, že budu přeskakovat nikoliv celý svět, ale celou galaxii přenosných počítačů různých konceptů a konstrukcí, ke kterým bych se vrátil hlavně z hlediska pohledu na jejich používání.

Zjednoduším-li to, vývoj přenosných počítačů je soubojem mezi velikostí, hmotností, výkonem, výdrží na baterii, ergonomií používání a možnostmi rozšíření, což jsou protikladné parametry: Snaha dosáhnout co nejvyšších výkonů vedla ke vzniku kategorie notebooků s názvem „desktop replacement“, které byly velmi těžké a měly jenom krátkou výdrž na baterii, protože používaly výkonné komponenty s velkou spotřebou. Snaha o co nejdelší výdrž vedla k úsporným, ale nevýkonným strojům.

Teprve s postupem času začaly vznikat kompromisy, jako potenciálně výkonné procesory s mnoha stavy hlubokého uspání, které se v případě, že nejsou zatíženy, dovedou hluboce podtaktovat (snížit svůj pracovní kmitočet). Při vývoji těchto technologií nešlo jenom o to, aby je podporoval hardware, ale kouzlo spočívá v integraci se software: Před lety jsem pomocí systémových utilit dělal experimenty s extrémním podtaktováním notebooku s procesorem Pentium MMX 233 MHz, kdy jsem se dostal až na 33 MHz – a stále šlo o dostatečný výkon pro provozování Office. Skutečné kouzlo ale přišlo ve chvíli, kdy Windows získaly schopnost dynamicky sledovat svoji vlastní zátěž a regulovat výkon procesoru dynamicky, zcela bez zásahu uživatele.

Triky, bez kterých by se přenosné počítače neobešly

Důsledkem je asi dnes nejvyspělejší forma přenosného počítače – ultrabook. Ten nabízí díky extrémní integraci komponent jen velmi malou základní desku, díky navýšení energetické denzity mají baterie s velkou kapacitou, ale přitom nízkou hmotností – a protože si dovedou regulovat spotřebu podle aktuální zátěže, nabízí zároveň dlouhý chod při mírné zátěži, ale také rozumný výkon, pokud je potřeba například na náročné výpočty nebo na práci s videem.

Dalším ohromným pozitivem bylo vylepšování architektur procesorů a grafických procesorů. Výrobci procesorů jsou známí tím, že analyzují chod software, které instrukce se používají častěji a které méně často, a snaží se optimalizovat další generaci procesorů tak, aby maximálně akcelerovaly často používané instrukce, klidně na úkor těch méně používaných. Procesory umí používat informatické triky, které vypadají jako černá magie – například dynamic reordering, přerovnávání instrukcí tak, aby zatížily co nejvíce jednotek procesoru najednou – nebo branch prediction, predikci skoků, kdy si procesor tipne, jak asi dopadne podmínka, kterou vidí v kódu, a začne si předzpracovávat instrukce za tou její větví, o které si myslí že asi fakt vyjde.

Dnes k tomu přibylo dělení procesorových jader na výkonná a nevýkonná, z nichž výkonná používají všechny akcelerační triky, na které se kdy přišlo, zatímco ta nevýkonná jsou maličká, úsporná a jednoduchá a jsou určená hlavně pro procesy, které fungují na pozadí a kde až tak o výkon nejde, hlavně aby to úplně nestálo. Aby tohle fungovalo opravdu dobře, musí se opět podpora zabudovat přímo do operačního systému, aby dokázal úlohy rozdělovat správně.

Co nejblíže a co nejmenší

Jiným ohromným vylepšením je hardwarová akcelerace grafiky. Práce s grafikou a s videem vyžaduje obrovský výpočetní výkon, ale ten se od běžných programů liší tím, že se jaksi pořád opakuje, snímek filmu se dekóduje za snímkem stejným způsobem, takže když designéři čipu ví, jaké algoritmy mají akcelerovat, dokážou jejich nejkomplikovanější části vytvořit přímo v hardwaru, takže masivně klesá potřeba výkonu, a tedy i spotřeba energie. Pokud jste si někdy lámali hlavu nad tím, jak je možné, že práce s výkonem dokáže přetížit počítač, ale telefon zvládá jak nahrávání videa, tak i jeho přehrávání v pohodě, je to dané tím, že má specializovaný hardware.

Novou kategorií akcelerace je akcelerátor TPU (Tensor Processing Unit), což je akcelerátor pro umělou inteligenci, pro zpracování videa a audia a pro podporu augmentované reality. Všechny tyto oblasti potřebují akceleraci práce s tenzory, což jsou vektory, matice a podobně – a dokážou zrychlit výkon v těchto oblastech, pokud je potřeba.

Moderní přenosná elektronika uvnitř vypadá velmi jednoduše, protože většina funkcí je integrovaná v jediném čipu, který spojuje funkce procesoru, grafiky, ale i přenosu dat a řízení periferií. Říká se mu SoC (System on a Chip) – a v zásadě jde o celý počítač zmáčknutý do jediného pouzdra, což nesmírně šetří energii při přenosu dat a dovoluje to zrychlovat a zpomalovat jednotlivé části podle potřeby. Dnes je už jen málo komponent mimo tento čip, typicky jde o paměti a úložiště SSD, v některých případech o bezdrátové modemy a podobné komponenty.

Apple se ve svých nových čipech pokouší integrovat do jediného pouzdra jak celý SoC, tak i jeho paměť, což ji dovoluje připojit velmi širokou sběrnicí tak, že se významně zkracuje latence přenosu. To opět dovoluje navýšit potenciální výkon bez významného penále v podobě rostoucí spotřeby zařízení, což je u přenosných počítačů a mobilů opravdu důležité.

Sice starší, ale cenově dostupné

Extrémní nárůst integrace dovoluje stavět přenosná zařízení z malého počtu komponent, což zařízení činí výrobně levnější, kompaktnější a je možné ho zaizolovat proti působení vody, protože s klesající spotřebou je možné teplo odvádět zcela pasivně přes pouzdro zařízení. Pokud se podivujete nad vysokou cenou těch nejnovějších produktů, vězte, že jsou v nich započítány i náklady na výzkum a vývoj, které jsou u takto pokročilých designů obrovské. S postupem času se ale zařízení se staršími čipy cenově propadají a mohou se prodávat velice levně, což vysvětluje velmi široké cenové pásmo mezi nejmodernějšími a cenově dostupnými produkty.

Velkou výjimku představují přenosné pracovní stanice a herní notebooky, které mají dedikované grafické čipy, jsou stavěné s ohledem na nekompromisní výkon a potřebují i adekvátní chladicí řešení. Špičkové modely se snaží zapůsobit výbornými obrazovkami s vysokou obnovovací frekvencí, dotekovými panely, druhou obrazovkou, líbivým designem a dalšími prvky, které takové stroje činí složitějšími a prodražují je. 

Ty obyčejné počítače pro kancelářskou práci dnes ale umíme zmáčknout na plochu ne větší než kreditní karta, takže se většina objemu jejich těla dá využít pro baterii – nebo se nechá úplně prázdná. Dnes je proto, více než kdy jindy, třeba zamyslet se nad vašimi skutečnými potřebami: Pokud hledáte jen základní stroj pro filmy, na internet a na kancelářskou práci, můžete být opravdu překvapeni, jak levné, a přitom vyhovující stroje můžete najít!

Díky pokročilým technologiím, jako jsou dynamické řízení výkonu, integrované čipy SoC a specializované akcelerátory, se podařilo vytvořit zařízení, která jsou nejen výkonná a úsporná, ale také kompaktní a cenově dostupná. Pro uživatele to znamená širší výběr a možnost najít zařízení, které přesně odpovídá konkrétním potřebám a rozpočtu.

Michal Rybka

Michal Rybka je publicista a nadšenec s 20 lety zkušeností v IT a gamingu. Je kurátorem AlzaMuzea a YouTube kanálu AlzaTech. Napsal několik fantasy a sci-fi povídek, které vyšly v knižní podobě, a pravidelně pokrývá páteční obsah na internetovém magazínu PCTuning.