平板電腦研究綜述＊

王宗良，高 靜，阿木古楞

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080)

1 平板電腦的發(fā)展史

平板電腦(Tablet PC)是一種小型、攜帶方便的個(gè)人電腦，以觸摸屏作為基本輸入設(shè)備，并允許用戶通過觸控筆或數(shù)字筆進(jìn)行操作，而不是傳統(tǒng)的鍵盤或鼠標(biāo)。

早在2002年微軟就提出平板電腦概念：平板電腦除了具有筆記本的功能外還有語音識(shí)別和手寫功能。當(dāng)時(shí)平板電腦的主要生產(chǎn)商有：Acer、HP、Fujitsu等，多采用Windows XP Tablet PC Edition操作系統(tǒng)，它們都以觸控筆作為輸入設(shè)備。很多軟件是專為平板電腦設(shè)計(jì)的，不能運(yùn)行在其他設(shè)備上。由于技術(shù)和價(jià)格等原因平板電腦不能實(shí)現(xiàn)普及，主要應(yīng)于一些垂直行業(yè)，如醫(yī)療、運(yùn)輸和物流等。直到2010年蘋果公司的喬布斯對(duì)平板電腦概念進(jìn)行了重新思考定位：以超薄、輕便的外觀，高精度的電容多點(diǎn)觸控屏，更低價(jià)格，更強(qiáng)娛樂性能等特點(diǎn)區(qū)別于傳統(tǒng)平板電腦。當(dāng)前平板電腦生產(chǎn)商有：蘋果、三星、Dell、HP、聯(lián)想、漢王、愛國者等。

平板電腦作為PC機(jī)的一個(gè)衍生品，相比于筆記本具有很明顯的優(yōu)點(diǎn)：小巧便攜、開關(guān)機(jī)速度快、電池續(xù)航時(shí)間長、可以在移動(dòng)中操作、支持手寫輸入或語音輸入、可提供一個(gè)相對(duì)完整PC機(jī)的功能，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如：外出旅行、實(shí)地考察、戶外數(shù)據(jù)采集等，又很方便地接入無線網(wǎng)絡(luò)，使得平板電腦相比其他PC設(shè)備有明顯優(yōu)勢。它與智能手機(jī)相比：屏幕更大、功能更多、處理能力更強(qiáng)。

2 平板電腦的研究現(xiàn)狀

平板電腦是當(dāng)前移動(dòng)終端中最熱門的一個(gè)研究點(diǎn)，本文從市場、操作系統(tǒng)、硬件和應(yīng)用四個(gè)方面，概述平板電腦的研究現(xiàn)狀。

2.1 平板電腦市場狀況

Caris&Co.的分析師羅伯特-西赫拉認(rèn)為2011年平板電腦的整體銷量將是2010年的三倍以上。Forrester Research《2015年美國消費(fèi)者PC市場》報(bào)告顯示：平板電腦的銷量在2012年時(shí)超越上網(wǎng)本。IDC預(yù)測[1]：到2014年，亞太地區(qū)平板電腦出貨量將是2009年六倍。In-Star預(yù)測：2010年平板電腦出貨量將增長230%。Gartner預(yù)計(jì)2010年平板電腦的出貨量將達(dá)到1 050萬臺(tái)。IDG表示，2011年將是平板電腦市場規(guī)模增長最關(guān)鍵的一年。Isuppli預(yù)計(jì)，根據(jù)當(dāng)前的ipad銷量走勢，2011年的銷量會(huì)從預(yù)期的1 440萬臺(tái)調(diào)高到3 650萬臺(tái)，到2012年將達(dá)到5 040萬臺(tái)。

多家市場調(diào)研公司都預(yù)測未來平板電腦市場會(huì)異?；馃帷８鞔驪C廠商也因此紛紛推出自己的平板電腦。國外平板電腦：蘋果 Ipad、三星 Galaxy Tab、Dell Streak、HP Slate、ASUS Eeepad 等；國內(nèi)平板電腦：聯(lián)想樂 pad、漢王 touchpad、長城 Gbook和 Gpad、愛國者aigopad、國美電器 Flytouch等。

從以上數(shù)據(jù)和市場情況可以得知，平板電腦市場有很大的發(fā)展?jié)摿?，隨著用戶數(shù)量不斷增加，其市場前景相當(dāng)樂觀，也預(yù)示著平板電腦的崛起。

2.2 平板電腦的操作系統(tǒng)

平 板 電 腦 的 操 作 系 統(tǒng) 主 要 有 ：ios、Windows os、Chrome os、Android os、Web os、meego。 當(dāng)前平板電腦市場主流的操作系統(tǒng)是谷歌android os和蘋果ios，其他系統(tǒng)也占有一定的份額，呈現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)并存的局面。

ios是由蘋果公司開發(fā)的以Darwin為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)，主要為 iPhone、iPod、itouch以及 iPad使用。ios的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個(gè)層次：核心操作系統(tǒng)層，核心服務(wù)層，媒體層，可輕觸層。雖然ios不是開源操作系統(tǒng)，但可從官方App Store上下載30萬款應(yīng)用程序。

Windows 7是一款基于Windows NT核心的桌面電腦操作系統(tǒng)，用戶可使用鼠標(biāo)和鍵盤獲得更好的體驗(yàn)，而且兼容絕大多數(shù)應(yīng)用配備。但該系統(tǒng)占據(jù)非常大存儲(chǔ)空間，對(duì)硬件的要求高。當(dāng)應(yīng)用于平板電腦時(shí)，在硬件配置較低情況下會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行不流暢、待機(jī)時(shí)間短等問題。Windows Phone 7[2]架構(gòu)基于Windows CE 6.0內(nèi)核，主要包括三個(gè)組件區(qū)域：內(nèi)核模式組件、用戶模式組件和硬件組件，采用兩種不同的文件系統(tǒng)：系統(tǒng)文件為IMFDS，用戶文件為TexFAT。微軟提供2D和Direct3D 11的運(yùn)行時(shí)刻，此外還支持藍(lán)牙2.1，該平臺(tái)與軟件的兼容性近乎完美。

谷歌Chrome os是一款基于Linux核心架構(gòu)的快速、簡潔、安全的云操作系統(tǒng)。它是由云服務(wù)負(fù)責(zé)處理和存儲(chǔ)，更像是通向在線內(nèi)容和服務(wù)的窗口。Chromium os是Chrome os的開源版本，也是當(dāng)前最新版本，Google承諾的很多功能依然缺失，如云打印(Cloud Print)。媒體播放器、對(duì)USB和SD卡存儲(chǔ)的支持等基本功能也都還處在實(shí)驗(yàn)階段，除了瀏覽器外，其他與操縱系統(tǒng)相關(guān)的功能都很粗糙，但Chromium os新增了鍵位分配、用戶管理等新功能。谷歌認(rèn)為沒什么是本地的，一切內(nèi)容都在服務(wù)器上運(yùn)行，并通過互聯(lián)網(wǎng)來訪問。谷歌“一切內(nèi)容都在云中”的想法，很可能會(huì)限制Chorme os的吸引力。

Android os是Google開發(fā)的基于Linux平臺(tái)的開源操作系統(tǒng)。它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)分為四層：Linux內(nèi)核層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層、應(yīng)用框架層、應(yīng)用層。Android os允許存在云應(yīng)用程序、基于服務(wù)器的應(yīng)用程序和本地應(yīng)用程序，而Chrome os缺乏這一優(yōu)點(diǎn)。這就是為什么各大硬件廠商都決定生產(chǎn)使用Android os的平板電腦。目前Android 2.3是最新版本，既可以用于手機(jī)也可用于平板電腦。

對(duì)于蘋果之外的廠商來說，如今真有實(shí)力與蘋果抗衡的，只剩下Android。當(dāng)前在美國Android系統(tǒng)的市場份額逼近蘋果ios。雖然惠普的Web os也能提供同樣的平臺(tái)優(yōu)勢，但惠普需要一年時(shí)間才能憑借Web os有所作為，同時(shí)Web os受網(wǎng)速影響嚴(yán)重。而meego操作系統(tǒng)是由英特爾和諾基亞聯(lián)合開發(fā)一個(gè)基于Linux內(nèi)核的開源操作系統(tǒng)，市場上只有諾基亞N900搭載了該系統(tǒng)，應(yīng)用設(shè)備數(shù)量較少，應(yīng)用軟件數(shù)量不多，它最后能否發(fā)展壯大，現(xiàn)在還是一個(gè)謎。

未來大多數(shù)平板電腦可能采用Android系統(tǒng)。從廠家角度來說，選擇Android系統(tǒng)能降低平板電腦的生產(chǎn)成本，同時(shí)Android平臺(tái)的開放性和諸多的開源應(yīng)用，可以為平板電腦提供足夠的內(nèi)容資源。從操作系統(tǒng)安全性上看，Android、ios、meego等基于 Linux內(nèi)核的系統(tǒng)相比Windows系統(tǒng)具有更高的安全性。到底誰是移動(dòng)電子設(shè)備系統(tǒng)的最后贏家，現(xiàn)在還是個(gè)未知數(shù)。

2.3 平板電腦的硬件

平板電腦硬件指標(biāo)主要是CPU、內(nèi)存、硬盤、觸控屏、電池。CPU：決定平板電腦的處理能力；內(nèi)存：反映了可運(yùn)行軟件的大小和數(shù)量；硬盤：決定用戶可用存儲(chǔ)空間；觸控屏：直接影響用戶操作體驗(yàn)；電池：影響用戶體驗(yàn)時(shí)間。平板電腦硬件是用戶體驗(yàn)的一個(gè)基礎(chǔ)。

平板電腦按體系架構(gòu)分為X86架構(gòu)和ARM架構(gòu)兩種。從表1中得知，基于X86架構(gòu)的平板電腦采用intel處理器+windows操作系統(tǒng)；而基于ARM架構(gòu)平板電腦采用ARM處理器+android os或ios等。當(dāng)前大多數(shù)平板電腦生產(chǎn)商采用ARM架構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于成本低、并發(fā)總線多、功耗低、體積小。

表1 平板電腦重要規(guī)格參數(shù)

X86架構(gòu)平臺(tái)：Intel推出CPU和GPU整合到一個(gè)單獨(dú)的芯片架構(gòu) sandy bridge；ARM架構(gòu)平臺(tái)：Nvidia推出了基于A9架構(gòu)的2.8GHz主頻的tegra2雙核芯片。蘋果的ipad、愛國者aigopad等平板電腦采用的是ARM架構(gòu)。ARM架構(gòu)產(chǎn)品具有功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但兼容性是其一大弊端，每一個(gè)外設(shè)都必須由生產(chǎn)廠商去更新驅(qū)動(dòng)，這對(duì)用戶體驗(yàn)是一大問題。HP slate、漢王touchpad等采用X86架構(gòu)，性能與上網(wǎng)本差不多，兼容性強(qiáng)，但其售價(jià)高、功耗大、硬件成本高。兩大架構(gòu)誰是最后的贏家，取決于用戶的選擇。

飛兆半導(dǎo)體設(shè)計(jì)出固定輸出降壓調(diào)節(jié)器，延長了平板電腦的待機(jī)時(shí)間。賽普拉斯推出true touch控制器，可跟蹤多個(gè)手指同時(shí)動(dòng)作，提供精確定位，而不產(chǎn)生延遲。集邦科技指出：內(nèi)建式Nand Flash的使用，提升了平板電腦的讀寫速度。這些硬件產(chǎn)品的開發(fā)，為平板電腦的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。

2.4 平板電腦的應(yīng)用

平板電腦可按用途分為通用平板電腦和專用平板電腦。當(dāng)前市場上平板電腦主要面向于娛樂、游戲和商務(wù)應(yīng)用，屬于通用平板電腦。而專用平板電腦是專門為某一特定領(lǐng)域生產(chǎn)定制具有特定功能的平板電腦。

通用平板電腦是在電子閱讀器市場被催熱后推出的。像平板電腦ipad應(yīng)用于閱讀電子書、看視頻、玩游戲、發(fā)電子郵件等。其應(yīng)用軟件存放在App Store中，有將近30萬款軟件供用戶下載使用，例如：iBooks、辦公office2011等，但大多數(shù)軟件是收費(fèi)的。蘋果推出了iWork等12項(xiàng)創(chuàng)新應(yīng)用程序以及SDK下載。基于谷歌Android系統(tǒng)的三星Galaxy Tab平板電腦主要應(yīng)用于閱讀報(bào)紙、玩游戲、導(dǎo)航等。其應(yīng)用軟件存放于Android應(yīng)用商店，例如：辦公軟件 office、電子書、導(dǎo)航等應(yīng)用軟件。谷歌在官方網(wǎng)站發(fā)布了SDK。Verizon、亞馬遜等廠商也推出的Android應(yīng)用商店，有近10萬款的應(yīng)用收費(fèi)軟件供用戶下載使用?；贑hrome os的平板電腦的應(yīng)用軟件存放在chrome web store中，而基于meego和Web os的應(yīng)用軟件還在研發(fā)中。

通用平板電腦有著較強(qiáng)的娛樂功能和商務(wù)功能，因此應(yīng)用軟件的質(zhì)量和數(shù)量成為用戶評(píng)價(jià)通用平板電腦的標(biāo)準(zhǔn)。ipad作為通用平板電腦成功的典范，不僅實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容和服務(wù)的無縫化結(jié)合，更重要的是其成熟穩(wěn)固的商業(yè)運(yùn)營模式“設(shè)備+內(nèi)容+運(yùn)營商服務(wù)”[3]，這種完整的體驗(yàn)吸引著大批用戶。通用平板電腦若把自有平臺(tái)優(yōu)勢和應(yīng)用與運(yùn)營商服務(wù)相結(jié)合，將在移動(dòng)終端設(shè)備的競爭中凸顯出優(yōu)勢地位。

平板電腦應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域即專用平板電腦，要求具有性能穩(wěn)定、適合復(fù)雜環(huán)境的能力，它不能像通用平板電腦一樣通過安裝兼容軟件進(jìn)行應(yīng)用。因?yàn)榘惭b兼容軟件很可能會(huì)出現(xiàn)兼容問題，這樣不利于實(shí)現(xiàn)平板電腦的性能穩(wěn)定和最佳化。隨著平板電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，在商務(wù)方面和特定領(lǐng)域的應(yīng)用也將越來越多，如應(yīng)用于電子商務(wù)、城市規(guī)劃測量、農(nóng)業(yè)信息采集等。像淘寶定制的淘pad，它提供給用戶客戶端，包括 “隨身購”、“淘掌柜”、“數(shù)字商城”、“移動(dòng)支付寶”等，賣家可以通過客戶端在線管理店鋪，買家則可以隨時(shí)隨地完成上網(wǎng)搜索、購物等環(huán)節(jié)。當(dāng)然專用平板電腦對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)能力和穩(wěn)定性都有一定的要求，如在-20℃的環(huán)境中采集數(shù)據(jù)等。面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的專用平板電腦也將成為未來平板電腦發(fā)展的重要方向。

綜上所述，平板電腦可采用“設(shè)備+內(nèi)容+運(yùn)營商服務(wù)”三者相結(jié)合的方式，將其優(yōu)勢發(fā)揮到極致。娛樂和商務(wù)應(yīng)用可作為通用平板電腦主要發(fā)展方向，增強(qiáng)通用平板電腦的娛樂和商務(wù)功能，最重要的是保證軟件質(zhì)量、提高應(yīng)用軟件的數(shù)量。而專用平板電腦主要針對(duì)專業(yè)特定領(lǐng)域，則需要在定制時(shí)提高平板電腦穩(wěn)定性和適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力。

通過以上幾個(gè)方面的分析得知，平板電腦應(yīng)采用支持多任務(wù)執(zhí)行和支持flash、mp4等視頻的平板電腦操作系統(tǒng)；硬件采用大容量且體積小的硬盤、漂亮的外觀設(shè)計(jì)、合理的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)、內(nèi)置攝像頭、可替換的電池、支持外置USB和高清HDMI接口、高精度的觸控屏；軟件應(yīng)用應(yīng)免費(fèi)集成核心服務(wù)、更好的WEB瀏覽器、更多的應(yīng)用軟件，作為娛樂通用平板電腦的研發(fā)趨勢[4]。國產(chǎn)平板電腦最重要的是生產(chǎn)符合中國人習(xí)慣的平板電腦。未來平板電腦會(huì)以較低的價(jià)格、明確的定位、易于用戶接受的使用習(xí)慣和成熟的產(chǎn)業(yè)整合鏈，作為生存發(fā)展的根本。

[1]IDC.iPad拉動(dòng) 2014年平板電腦出貨量達(dá)4600萬[EB/OL].http：//www.donews.com/it/201005/90944.shtm，2010-05-21/2010-12-24.

[2]蕭蕭.WindowsPhone7系統(tǒng)架構(gòu)文檔泄露[EB/OL].http：//news.mydrivers.com/1/164/164376.htm， 2010-05-17/2010-12-25.

[3] 許翠蘋.聯(lián)網(wǎng)平板電腦[J].通信世界，2010，6(184)：38.

[4]Along.創(chuàng)新平板電腦：下一代移動(dòng)商務(wù)的主角[EB/OL].http：//www.it.com.cn/notebook/news/fx/2010/05/14/07/799743_2.html，2010-05-14/2010-12-25.