لپ تاپ ها چطور به اندازه کامپیوترهای خانگی قدرت یافتند؟

همین چند سال پیش بود که لپ تاپ ها نماینده کامپیوترهای همراه و کم قدرت بودند، دستگاه هایی که ابدا در حد و اندازه یک کامپیوتر خانگی کارایی نداشتند.

در حالی که تلفن های هوشمند به خاطر همراه بودن شان محبوب همه بودند و کامپیوترهای خانگی نیز به واسطه قدرت و کارایی بالایی که ارائه می دهند یکی از ملزمات به حساب می آمدند، لپ تاپ ها در جایگاهی میان این دو قرار گرفتند.

همراه بردن لپ تاپ ها به اندازه یک موبایل 5 اینچی ساده نیست و اکثر اوقات نیز اصلا و ابدا کارایی یک کامپیوتر خانگی را ارائه نمی کردند.

اما این مسئله برای گذشته است. طی دو سال گذشته، همه مدل لپ تاپی را دیده ایم که از لحاظ کارایی بسیار پیشرفت کرده اند. با مبلغی در حدود هزار دلار (بیش و کم) می توان لپ تاپ کوچکی خرید که قدرت آن هم اندازه کامپیوترهایی با کیس های عظیم و چند کیلوگرمی است.

چنین جهشی را می توان در بازی ها به وضوح دید، جایی که نیازمند جی پی یوهای قدرتمند هستیم تا بتوانند به خوبی از پس گرافیک های امروزی بر آیند. حالا اما لپ تاپ ها هم می توانند مثل دسکتاپ ها بازی را اجرا کنند.

تولید کننده پردازنده های گرافیکی، کمپانی انویدیا مدعی شده که رده کارت های گرافیک همراه شان به قدری نزدیک به سری دسکتاپ هستند که کمپانی برای بازاریابی آن ها قصد استفاده از دو نام جداگانه را ندارد. یک کارت گرافیک Geforce GTX 1070 روی لپ تاپ جدید شما تقریبا به اندازه همان کارت روی کامپیوتر دسکتاپ قوی است.

طراحی یک کامپیوتر همیشه در گرو فشرده سازی و کوچک تر کردن بوده. برای افزودن به قدرت دستگاه، یا باید از وزن دستگاه گذشت یا با مصرف برق بالای آن کنار آمد. به عبارتی دیگر، چنین تفکری هنوز هم صحیح است اما پیشرفت قابل توجه در امر مهندسی سبب شده تا تبعات آن به حداقل ممکن برسد.

ویوکی گوری، یکی از مهندسین ارشد شرکت ریزر که باریک ترین لپ تاپ های گیمینگ را تولید می کند می گوید: «این مسئله در نتیجه همگرایی چند رویه طولانی مدت بوده است. ترانزیستورها کوچک تر و از لحاظ مصرف انرژی بهینه تر می شوند. کارت های گرافیک بالارده مصرف برقشان تا 50 درصد کاهش یافته در حالی که عملکردشان بسیار بهتر شده است.»

این همگرایی که گوری از آن سخن می گوید سبب شده تا سازندگان لپ تاپ به دو مشکل تاریخی در طراحی دستگاه های خود فائق آیند: مصرف انرژی و کارایی سیستم خنک کننده.

خنک و بی سر و صدا

وقتی در مورد انرژی و کاهش مصرف صحبت می کنیم، باتری ها یکی از اجزای اصلی هستند. قوانین فدرال یک سری محدودیت هایی برای سایز باتری لپ تاپ ها قائل شده است، بنابراین اگر کامپیوتر همراه شما فراتر از 99 وات بر ساعت باتری داشته باشد، نمی توان آن را در هواپیما همراه داشت، مگر آنکه به دستگاهی پزشکی متصل شده باشد.

تولیدکننده ها به این محدودیت با ماکسیموم کردن بهره وری پاسخ داده اند. بهبود طراحی ترانزیستورها و مدارهای الکتریکی سبب شده تا مصرف انرژی نیز کاهش یابد اما هر چیزی، از سیستم عامل گرفته تا میزان خلوص فلز به کار رفته روی مدارها می تواند تاثیر به سزایی روی بهره وری بیشتر داشته باشد.

زمانی که بخواهید کاربران حرفه ای را با خود همراه کنید، باید به مشکل بزرگ بعدی فکر کنید: گرما.

قرار دادن چندین قطعه درجه یک و به روز درون فضایی بسیار کوچک سبب محدود شدن جریان هوا می شود. عمده لپ تاپ های امروزی با جریان های هوایی ساده ای که برقرار می شود خنک می شوند. بهره گیری از Vapor Chamber برای خنک کردن چیپ های کوچک در فضاهای بسته اما هنوز مورد استفاده قرار می گیرد.

اغلب اوقات، فن ها و منافذ ورود و خروج هوا برای خنک ساختن دستگاه به کار می رود. یک تکه سیلیکون که مرتبا در حال گرما ساطع کردن از خود است، تنها به وسیله جریان هوای گذرا خنک می شود. چندان پیچیده نیست. با در اختیار داشتن یک هیت سینک مناسب، چیپ هم با سرعت بیشتری گرما را ساطع می کند.

مشکل هیت سینک ها اما توزیع نامناسب انرژی حرارتی است. بعضی مناطق چیپ گرم تر از دیگر نقاط خواهند شد و همین سبب می شود تا پروسه خنک سازی دشوارتر هم شود.

بنابراین یکی از راهکارهای موثر برای مقابله با گرم شدن بیش از حد، Vapor Chamber ها هستند. این قطعات کوچک باریک و تخت که کاملا مهر و موم شده هستند عمدتا توسط مایعی خاص پر شده اند.

آن ها را بالای چیپ ها نصب می کنند تا مایع، گرما را از سیلیکون گرفته و چیپ را خنک نگه دارد. نتیجه اینکه مایع درون این بسته های کوچک بخار شده و گاز با سرعت درون محیط بسته ای که در آن محصور شده می چرخد و در ناحیه ای خنک تر دوباره تبدیل به مایع می شود.

پس از آن، مایع دوباره به کف بسته می رسد، جایی که گرما از سیلیکون در حال ساطع شدن است. و دوباره این چرخه تکرار می شود و به همین ترتیب چیپ در مدت زمان طولانی خنک می ماند، بدون آنکه لازم باشد جریان هوای زیادی برقرار شود. یک سانتی متر مربع از این بسته ها می تواند صدها وات گرما را از چیپ دریافت کرده و خارج کند.

جایی برای پیشرفت

بازار لپ تاپ ها طی چند سال اخیر تا سر حد انفجار پیش رفته و رشدی 900 درصدی تجربه کرده است. مارک ایورمان، مدیر محصولات انویدیا است. وی می گوید تکنولوژی خنک کننده ها و باتری هایی با بهره وری بیشتر نتیجه تولید ماشین هایی است که شرکت ها با اصرار مردم ساخته اند. او در مورد رشد بازار لپ تاپ ها می گوید: «فوق العاده است. مردم پی سی های قدرتمند و سبک می خواهند که با خود همه جا ببرند. و حالا انجام این کار امکان پذیر است.»

صنعت تولید لپ تاپ ها، زمانی که اولین سی پی یوهای موبایل چهار هسته ای برای نوت بوک ها مورد استفاده قرار گرفتند رشدی ناگهانی را تجربه کرد. این چیپ ها به آن ها امکان ساخت لپ تاپ هایی را داد که برای استفاده روزمره کارایی داشتند.

می توانید یکی از این لپ تاپ ها را همین امروز هم بخرید. همه شان به اندازه کافی بهره وری مناسبی را ارائه می دهند. اما در زمینه اجرای برنامه های پیچیده تر و سنگین تر نظیر بازی ها هنوز جای پیشرفت زیادی وجود دارد.

لپ تاپ ها نیازمند پردازنده های گرافیکی قدرتمندی هستند که توان اجرای بازی های پر جزئیات را داشته باشند. زمانی که این امر ممکن شود و به طور کلی سخت افزار هم مصرف کمتری از انرژی داشته باشد، می توان گفت که پیشرفت بزرگ بعدی صورت پذیرفته است.