DE69033254T2 - Kompakter tragbarer computer - Google Patents

Kompakter tragbarer computer

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DE69033254T2
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Shinpei Ichikawa
Roy Machamer
Gary Miracle
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/02Digital computers in general; Data processing equipment in general manually operated with input through keyboard and computation using a built-in program, e.g. pocket calculators

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen kompakten tragbaren Computer mit einer Tastatur, insbesondere einen batteriebetriebenen Computer, der eine Flüssigkristallanzeige verwendet.
  • Personalcomputer sind in den vergangenen Jahren schneller und kleiner geworden. Tischcomputer verwenden üblicherweise den Netzstrom und verwenden im Handel erhältliche Software, die zur Ausführung durch ein Betriebssystem geschrieben ist, z. B. MS-DOS® (MS- DOS® ist eine eingetragene Marke der Microsoft Corporation) oder Unix® (Unix® ist eine eingetragene Marke der American Telephon & Telegraph Corporation). Zusätzlich zu der Recheneinheit umfassen solche Computer einen Monitor zum Anzeigen von Information für den Benutzer und eine Tastatur zum Empfangen von Information von dem Benutzer. Sie können Plattenantriebe, einen Drucker, ein Kommunikationsmodem und sogar noch mehr Peripheriegeräte umfassen. Da der Computer mit der im Handel erhältlichen Software kompatibel sein muß, konvertiert ein Grund-Eingabe/Ausgabe-System (BIOS), das jedem Computer eigen ist, von dem Betriebssystem oder dem Anwendungsprogramm erzeugte Befehle in spezielle Maschinenbefehle, die von der Hardware der Maschine umgesetzt werden. Diese Computer weisen einen internen Takt auf, der kontinuierlich arbeitet, wenn das Gerät eingeschaltet wird, und den zentralen Prozessor steuert, um auf den Speicher zuzugreifen, Register zu laden, auf die Platte zu schreiben und von dieser zu lesen, die Verwendung der Tastatur zu erfassen und eine Anzeige zu steuern, wobei alle Operationen mit den Zyklen des internen Taktes synchronisiert werden. Wenn der Computer auf einen externen Port zugreift, kann zusätzlich die externe Datenübertragung durch einen asynchronen Takt über einen UART (universeller asynchroner Empfänger/Sender) gesteuert werden. Die von diesen "Steckdosen"-Tischrechnern verwendete Leistung ist nicht besonders kritisch, weil sie im Vergleich zu der Leistung, die von anderen Geräten benötigt wird, welche dieselbe Stromquelle verwenden, klein ist.
  • Verfahren zum Reduzieren der von einem Computer benötigten Leistung umfassen den Einsatz von CMOS-Schaltkreisen und Flüssigkristall-Monitoren anstelle der Monitore mit Kathodenstrahlröhren oder der Plasmaanzeigetechnologie.
  • Es gibt eine Klasse kleiner, leichter Rechner, die für niedrige Leistung konzipiert sind und Batterien verwenden können. Diese Rechner haben nicht die Rechenleistung eines Tischgeräts, noch die Fähigkeit, den gesamten Bereich der erhältlichen Software und Betriebssysteme, die für Tischmaschinen verfügbar sind, zu benutzen. Sie haben üblicherweise eine reduzierte Anzeigeauflösung und unhandliche Tastaturen.
  • Eine andere Klasse von Rechnern, die im allgemeinen als Laptop-Computer bezeichnet werden, sind batteriebetrieben, tragbar und können einen großen Bereich der kommerziellen Software einsetzen. Diese Laptop-Computer werden jedoch von voluminösen, wiederaufladbaren Batterien betrieben und können nur während weniger Stunden arbeiten, bevor die Batterien wieder aufgeladen werden müssen.
  • Die Erfindung sieht einen kompakten tragbaren Computer gemäß Anspruch 1 vor.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Computer in einem zweiteiligen rechteckigen Gehäuse geringer Höhe untergebracht, das entlang einer Längskante ein Scharnier aufweist und an der gegenüberliegenden Seite verriegelt ist. Das Scharnier erstreckt sich entlang der Rückkante des Gehäuses und verbindet den oberen und den unteren Abschnitt des Gehäuses drehbar. Dieses Scharnier ist in der US-Anmeldung Nr. 07/373,769 (US-A-4 984 706) derselben Inhaberin mit dem Titel "HINGE FOR HAND HELD COMPUTER", Erfinder: Noah L. Anglin, beschrieben.
  • Dieses Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie Polykarbonat und/oder ABS- Kunststoff oder beides. Das Gehäuse hat einen Spritzgußaufbau.
  • Ein unterer Abschnitt des Gehäuses umfaßt eine Tastatur, eine oder zwei Speicherkarten, Batterien und den größten Teil der integrierten Schaltungskomponenten des Rechners. Die integrierten Schaltungskomponenten in diesem unteren Abschnitt sind an der Unterseite einer gedruckten Schaltungsplatte befestigt, die den größten Teil des rechteckigen Bereichs besetzt, der von dem Gehäuse eingeschlossen wird. Diese integrierten Schaltungskomponenten umfassen zwei ASIC-Chips (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen). Um Platz zu sparen, insbesondere vertikalen Platz, werden diese ASIC-Chips ohne das übliche Gehäuse auf die Karte aufgebracht. Das Gehäuse (das weggelassen wird) würde eine Schutzabdeckung aus Kunststoff oder Keramik aufweisen, die einen Anschlußrahmen umgibt, der innere Pins mit äußeren Pins verbindet. Der unverpackte Chip wird direkt auf die untere gedruckte Schaltungsplatte gebondet, wodurch bei der vorliegenden, sehr kompakten Struktur sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen Platz gespart wird. Der Mikroprozessorchip ist ebenfalls mit der gedruckten Schaltungsplatte direkt verbunden, ohne ein Gehäuse dazwischen, wodurch Anschlußpunkte und Kosten reduziert werden.
  • Ebenfalls an der Unterseite dieser gedruckten Schaltungsplatte sind Verbinder angebracht, um austauschbare Speicherkarten aufzunehmen, vorzugsweise wenigstens zwei Verbinder für zwei Karten. Diese Verbinder haben die gleiche Dicke wie die Karte selbst. Auf diesem Teil der gedruckten Schaltungsplatte liegen in der Nähe der Speicherkarten keine weiteren Schaltungskomponenten, so daß die Speicherkarten in den vorhandenen Raum des Computergehäuses passen. Ein Tablett zum Halten einer Speicherkarte, das einen Teil des unteren Gehäuses bildet, ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 07/374,409 (US-A-5 315 478) mit dem Titel "MEMORY CARD TRAY FOR PORTABLE COMPUTER", Erfinder: Noah L. Anglin und Peter F. Cadwell, beschrieben.
  • An einer oder mehreren Kanten der gedruckten Schaltungsplatte sind Felder vorgesehen, zu denen sich Bahnen von den Pins der integrierten Schaltungschips erstrecken, an die während der Herstellung Testsignale angelegt werden. Auf diese Felder wird über Kantenverbinder, die so konzipiert sind, daß sie über eine Kante der Platte geschoben werden und einen elektrischen Kontakt zu den Feldern herstellen, zugegriffen. Dadurch ist es überflüssig, Testsonden an das Innere der Schaltungsplatte anzulegen, wodurch Zeit gespart und Testfehler vermieden werden.
  • Die Oberseite derselben Schaltungsplatte im unteren Teil des Gehäuses dient als eine Rückplatte für die Tastatur. Bahnen zum elektrischen Erfassen jedes Tastenzustands werden direkt auf die Oberseite dieser gedruckten Schaltungsplatte aufgebracht. Die Tastatur umfaßt eine Tastenplatte, durch welche sich mehrere Tasten erstrecken. Die Tasten drücken auf entsprechende Konusse in einer flexiblen isolierenden Membran, wobei jeder Konus ein leitendes flexibles Feld aufweist, das in der gedrückten Stellung Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatte überspannt und in der nicht-gedrückten Stellung diese Leiterbahnen getrennt läßt.
  • Die Tastatur belegt den größten Teil der Innenfläche des unteren Gehäuses, und vorzugsweise 70% oder mehr des Oberflächenbereichs der Innenfläche des unteren Gehäuses.
  • Die Oberseite dieser gedruckten Schaltungsplatte weist ferner Bahnen zum Erfassen eines Maschinenresets auf. Gemäß eines neuen Merkmals einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Reset aktiviert, indem ein spitzer Gegenstand, wie eine Bleistiftspitze, durch eine Öffnung in der Tastatur eingeführt wird und auf ein elektrisch leitendes Feld drückt, anstatt daß eine Taste oder eine Kombination aus Tasten gedrückt wird.
  • Gemäß eines weiteren neuen Merkmals einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Taste der Tastatur eine Ein/Aus-Umschalttaste. Der Rechner schaltet niemals vollständig aus, sondern er arbeitet in dem ausgeschalteten Zustand lediglich mit einem niederfrequenten Takt, der die Tageszeit aufrechterhält.
  • Nach dem Testen der unteren gedruckten Schaltungsplatte und der Installation der Membran während des Zusammenbaus des Rechners wird die Tastaturplatte, welche die Tasten in Position hält, an den unteren Teil des Gehäuses angeschweißt, um eine präzise Ausrichtung der Tasten, der Membran und der Bahnen zu erhalten.
  • Zwischen dem Scharnier und dem Tastaturbereich liegt ein Abteil, das Batterien und einen Kondensator enthält. Dieser Kondensator ist ausreichend, um einen flüchtigen Speicher aufrechtzuerhalten, während der Rechner in dem ausgeschaltenen Zustand ist und die Batterien gewechselt werden. Die Batterien werden von einer Platte abgedeckt, auf die eine Beschreibung der obersten Reihe der Funktionstasten der Tastatur aufgedruckt ist, wobei diese Funktionstasten unmittelbar neben der Abdeckplatte der Batterie liegen. Bei einer Ausführungsform sind vier Bezeichnungen in vier verschiedenen Farben auf die Abdeckplatte neben jeder Funktionstaste gedruckt. Tasten für "Shift", "Alt", "Strg" und eine spezielle Logo-Taste sind entsprechend gefärbt, um einem Benutzer anzuzeigen, daß die Kombination dieser "Shift"-, "Alt"-, "Strg"- oder der Logo-Taste mit der benachbarten Funktionstaste die Funktion ergibt, die in der entsprechenden Farbe neben der Funktionstaste angegeben ist. Andere Abdeckplatten, Bänder, die an der Abdeckplatte befestigt werden können, oder Karten, die neben diese Abdeckplatte gelegt werden können, können für die Verwendung mit verschiedenen Softwarepaketen vorgesehen werden.
  • Ein oberer Abschnitt des Gehäuses nimmt eine Flüssigkristallanzeige sowie eine getrennte Energieversorgung für die Flüssigkristallanzeige auf. Bei einer Ausführungsform ist zwischen der Anzeige und der Außenseite des oberen Gehäuses ein Raum vorgesehen, um ein Anzeigehintergrundlicht einzufügen, das von getrennten Batterien oder einer anderen Energiequelle gespeist wird. Dieses Hintergrundlicht ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 07/276,167 (US-A-S 030 943) derselben Inhaberin beschrieben.
  • Die Energieversorgung für die Flüssigkristallanzeige ist im einzelnen in der US- Patentanmeldung Nr. 07/374,340 (US-A-5 130 703) derselben Anmelderin mit dem Titel "POWER SYSTEM AND SCAN TECHNIQUE FOR A LIQUID CRYSTAL DISPLAY", Erfinder: John P. Fairbanks, Any C. Yuan und Lance T. Klinger beschrieben (Aktenzeichen des Anwalts M-806).
  • Die Flüssigkristallanzeige belegt den größten Teil der gesamten Fläche, die von dem oberen Teil des Gehäuses eingeschlossen wird, wobei ein schmaler Rahmen die Flüssigkristallanzeige und ihre Abdeckung umgibt.
  • Zum Anzeigen von Zeichen verwendet die Anzeige 25 Zeilen mit 80 Zeichen pro Zeile. Eine Zeile aus Zeichen ist üblicherweise 8 Pixel hoch, so daß die üblichen 25 Textzeilen in 200 Pixelzeilen angezeigt werden. Zusätzlich ist eine Statuszeile, die eine oder mehrere Pixelzeilen verwendet, oben, unten oder sowohl oben als auch unten an der Anzeige vorgesehen, um den Status verschiedener Softwareprogramme und Hardwarezustände anzuzeigen. Abgestimmt zu diesen angezeigten Statuszeilen sind entlang des oberen, unteren oder beider Ränder des Anzeigerahmens Legenden aufgedruckt, um dem Benutzer die Bedeutung anzugeben, welche durch die Statuszeilen dargestellt werden. Wie bei der Tastatur können verschiedene Legenden für unterschiedliche Softwarepakete verwendet werden.
  • Der Haltemechanismus für die Flüssigkristallanzeige ist in der US-Patentanmeldung Nr. 07/359,191 (US-A-5 002 368) mit dem Titel "LIQUID CRYSTAL DISPLAY MOUTING STRUCTURE" derselben Inhaberin, Erfinder: Noah L. Anglin, beschrieben.
  • Da getrennte Energieversorgungen in den beiden Teilen des Computergehäuses liegen, wird die Anzahl der stromführenden Leitungen, die zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse verlaufen müssen, minimiert. Ein Kabel, das diese Leitungen enthält, erstreckt sich vom oberen zum unteren Teil des Gehäuses und liegt von der Scharnierachse aus gesehen in Richtung des Inneren des Computers. Das Kabel ist ausreichend lang, um von seinem unteren Anschluß zu seinem oberen Anschlußpunkt zu reichen, wenn das Computergehäuse vollständig geöffnet ist. Die spiralförmige Form des Kabels dient als eine Feder, so daß dann, wenn der Computer geschlossen ist, das überschüssige Kabel in einer Kabelabdeckung aufgenommen wird, die im oberen oder unteren Abschnitt des Gehäuses liegt, vorzugsweise im unteren.
  • Diese Kabelabdeckung schützt das Kabel gegen zu starkes Biegen, um eine lange Lebensdauer sicherzustellen.
  • Diese Anordnungen der Komponenten erlaubt es, den Computer auf eine sehr kompakte Größe zusammenzuklappen, um ihn zu tragen, und auf eine gute Größe zu öffnen, bei der die zwei Komponenten, die eine Schnittstelle zu dem Benutzer darstellen, nämlich die Tastatur und die Anzeige, ausreichend groß sind, um bequem bedient werden zu können. Um die Dicke weiter zu reduzieren, werden die Tasten so ausgebildet, daß einige Tasten von der Anzeige gedrückt werden, wenn das Computergehäuse geschlossen wird. Dies ist vorzugsweise die vordere (untere) Tastenreihe.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Tastatur so gesteuert, daß das Drücken mehrerer Tasten nicht bewirkt, daß ein laufendes Programm nicht weiterläuft. Die Ein/Aus-Taste ist eine Taste, die nicht gedrückt wird, wenn das Gehäuse geschlossen ist. Wenn die Ein/Aus-Taste gedrückt wird, um den Computer in seinen ausgeschalteten Zustand umzuschalten, werden andere Tasten deaktiviert, so daß das Drücken dieser anderen Tasten beim Schließen des Gehäuses von dem Computer nicht erfaßt wird. Wenn der Computer in seinem ausgeschalteten Zustand ist, verliert der Prozessor nicht die aktuelle Stelle in dem Programm, das gerade läuft. Der gesamte Speicher bleibt statisch, die Ausführung wird jedoch angehalten, bis die Maschine aus dem ausgeschalteten Zustand gebracht wird. Während dieses ausgeschalteten Zustands werden die Interrupts (Unterbrechungen) des Zeitgebers verarbeitet, um die Tageszeit zu aktualisieren, und Software, die die Tageszeit als Interrupt verwendet, kann den Interrupt verarbeiten.
  • Eine Ausführung gemäß der Erfindung umfaßt ein Energieverwaltungssystem, das so viele Komponenten des Computers solange wie möglich ausgeschaltet hält, wenn der Computer eingeschaltet ist. Einzelne Komponenten können ausgeschaltet werden, während ändere Komponenten eingeschaltet bleiben. Die Komponenten der Maschine, die ausgeschaltet werden können, während es für einen Benutzer so aussieht, daß die Maschine eingeschaltet ist, umfassen den Oszillator und den Takt, welche die Zyklen des zentralen Prozessors steuern, einen weiteren Oszillator und Takt, welche die Anzeige steuern, einen DMA-Takt (Takt für direkten Speicherzugriff), der zu dem Oszillator des zentralen Prozessors gehört, welcher DMA-Schaltkreise steuert, und einen Oszillator und Takt für die Datenübertragung zu einem externen Port. Während die Maschine eingeschaltet ist, d. h. während die Anzeige eingeschaltet ist und die Maschine auf Eingaben des Benutzers reagiert, erfaßt die Hardware Aktivitäten, für die einige Teile der Maschine ausgeschaltet sein können. Diese Takte können tatsächlich ausgeschaltet sein, während der Benutzer mitten in der Ausführung eines Programms ist. Wenn ein Benutzer z. B. ein Textverarbeitungsprogramm verwendet, ist der Takt, der den zentralen Prozessor steuert, während der meisten Zeit zwischen einem Tastenanschlag und dem nächsten abgeschaltet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden vier Aktivitäten überwacht, um zu ermitteln, wann Teile der Maschine ausgeschaltet werden können: der Zustand des Ein/Aus-Schalters, Tastenanschläge, Softwareaktivität und Taktimpulse, die von einem niederfrequenten Takt und eine Teilerschaltung erzeugt werden. Wenn diese Aktivitäten nicht auftreten, werden bestimmte Takte und Einrichtungen, die von den Takten angesteuert werden, abgeschaltet. Da bei einer bevorzugten Ausführungsform CMOS-Schaltkreise verwendet werden, die beim Schalten die meiste Leistung benötigen, kann das Abschalten der Oszillatoren und ihrer zugehörigen Takte die Leistungsaufnahme des Systems erheblich verringern. Das Abschalten von Bauteilen selbst reduziert auch die Leistung. Dieses Energieverwaltungssystem ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 07/373,440 (US-A-5 428 790) mit dem Titel "POWER MANAGEMENT SYSTEM FOR LOW POWER COMPUTER" derselben Anmelderin, der Erfinder: Leroy D. Harper, Grayson C. Schlichting, Douglas A. Hooks, Ian H. S. Cullimore und Gavin Bradshaw, beschrieben (Aktenzeichen des Anwalts M-924).
  • Die US-A-4 571 456 offenbart einen tragbaren Computer mit bekanntem Aufbau mit einer gedruckten Hauptschaltungsplatte, die den größten Teil der integrierten Schaltungsbauteile des Computers trägt und in dem Grundabschnitt des Computergehäuses angeordnet ist, und mit einer herkömmlichen Tastatur, die auf der Oberseite des Grundabschnitts liegt.
  • Die US-A-4 328 399 offenbart eine Tastenschalteranordnung für eine Telekommunikationseinrichtung. Bei einer Ausführungsform dieser Tastenschalteranordnung sind Schaltungskomponenten, wie integrierte Schaltkreise, auf einer Seite einer Schaltungsplatte aus Stahlkeramik montiert, während die andere Seite der Platte Schalterkontakte zum Erfassen von Tastenanschlägen der auf der anderen Seite der Platte liegenden Tasten aufweist.
  • CAMBRIDGE COMPUTER LTD. "Z88 Cambridge Computer User Guide" 1987, Seiten 8 und 9 und M&P Computer 1988, Seiten 90 bis 93, "Marco Micheletti: Cambridge Z88 - Eureka! Il Portatile" offenbaren tragbare Computer. Diese Computer haben eine Rücksetzfunktion, die nicht mit einer normalen Taste sondern mit Hilfe eines Gegenstands (Nadel oder Büroklammer) aktiviert wird, die durch ein Loch in dem Gehäuse des Computers eingeführt wird, um den Reset zu erreichen und zu aktivieren.
  • Figurenbeschreibung
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Computers;
  • Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Tastatur;
  • Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Verbindungen der integrierten Schaltkreischips;
  • Fig. 4 zeigt die Vorderseite einer Schaltungsplatte;
  • Fig. 5 zeigt die Rückseite der Schaltungsplatte der Fig. 4;
  • Fig. 6a und 6b zeigen die Befestigung von ICs an einer Schaltungsplatte;
  • Fig. 7 zeigt eine Teststruktur;
  • Fig. 8a und 8b zeigen eine Computer-Resetstruktur;
  • Fig. 9 zeigt eine Randplatte, eine Anzeige und eine Tastatur.
  • Die gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren beziehen sich auf die gleichen oder ähnliche Strukturen.
  • Überblick über die Systemkomponenten
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Computers mit einem oberen Gehäuse 110b, einem unteren Gehäuse 110a, einer Anzeige 112, einem Anzeigerahmen 113, einer Tastatur 118, einer Tastaturplatte 118a, einer Batterieabdeckung 123, einem Scharnier 111, einem Riegel 114, einem Speicherkartentablett 125 und einer Anzeigeerläuterungsgrafik 130.
  • Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Computertastatur 118 mit der Tastenplatte 118a umfassend Tasten, z. B. bei 181, 182 und 183, eine Membran 128 mit Konussen, z. B. bei 281, 282 und 283, die jeweils ein leitendes Feld (nicht gezeigt) halten, und einer gedruckten Schaltungsplatte 138.
  • Die Membran 128 ist aus einem Elastomer und steht an mehreren Stellen nach oben vor, um mehrere Elastomerkonusse, einen unter jeder Taste, zu bilden, z. B. die Konusse 281, 282 und 283 unter den Tasten 181, 182 bzw. 183. Jeder Konus ist bei einer flachen (oder relativ flachen) Oberseite abgeschnitten, die von einer Unterseite ihrer zugehörigen Taste kontaktiert wird. Von der flachen Oberseite jedes elastomeren Konus erstreckt sich in das Innere des jeweiligen Konus eine elastomere leitende Tablette nach unten. Wenn eine Taste gedrückt wird, wird ihr zugehöriger Konus zusammengedrückt, wodurch die zugehörige Tablette in Position gebracht wird, um Leiterbahnen (nicht gezeigt) auf der gedruckten Schaltungsplatte 138 zu überbrücken.
  • Fig. 4 zeigt eine erste Seite der gedruckten Schaltungsplatte 138 mit IC-Chipmontageflächen 302, 304 und 306.
  • Fig. 5 zeigt die Rückseite (zweite Seite) der gedruckten Schaltungsplatte 138 mit Tastenkontakten, z. B. bei 310, 312 etc., zu denen die Leiterbahnen, z. B. 318, 320 etc., Verbindungen herstellen.
  • Fig. 6A zeigt in Seitenansicht, wie ein IC-Chip 340 mit einer gedruckten Schaltungsplatte 138 über Bonddrähte 342, 344 etc. elektrisch verbunden wird, wobei sich die Bonddrähte von Pins 346, 348 etc. auf dem Chip 340 zu Bondfeldern 350, 352 auf der gedruckten Schaltungsplatte 138 erstrecken. IC-Chips, wie der Chip 340, weisen somit vorzugsweise nicht das übliche Anschlußrahmengehäuse auf. Fig. 6B zeigt eine Draufsicht auf Fig. 6A.
  • Fig. 7 zeigt eine Teststruktur, die auf der gedruckten Schaltungsplatte 138 vorgesehen ist. Wie gezeigt, sind fünf getrennte Testanschlußbereiche vorgesehen, 360, 362, 364, 366 und 368, die jeweils aus mehreren Feldern, z. B. 370 und 372, bestehen, an die über Testkabel, z. B. 380, Testsignale angelegt werden. Das Testkabel 380 wird mit der gedruckten Schaltungsplatte 138 nur verbunden, wenn ein Test ausgeführt werden soll. Ein Kartentest-Kantenverbinder 382 verbindet das Testkabel 380 mit den Feldern 370, 372 etc. Positionierelemente, z. B. 390, 392, sind in Form von Ausschnitten im Rand der gedruckten Schaltungsplatte 138 vorgesehen, um die Kartentest-Kantenverbinder 382 zu positionieren. Man beachte, daß, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, eine derartige Teststruktur auf beiden Seiten der gedruckten Schaltungsplatte 138 vorgesehen ist.
  • Fig. 8A zeigt eine Draufsicht umfassend Abmessungen eines Teils der Tastatur 118 des Computers, wobei eine Taste 181 in der Tastaturplatte 118a gezeigt ist. Die Taste 181 ist teilweise weggeschnitten, um den Konus 281 zu zeigen.
  • Fig. 8B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in Fig. 8A. Wie in Fig. 8B gezeigt (die Taste 181 ist nicht gezeigt), wurde in der Tastaturplatte 118a ein entsprechender Spalt 400 vorgesehen, um den Konus 281 freizugeben. Es ist somit möglich, mit einem Gegenstand (wie einer Bleistiftspitze) durch den Spalt 400 auf den Konus 281 zu drücken. Dies erfolgt vorzugsweise zum Zurücksetzen des Computers durch Drücken der leitenden Tablette 402 gegen Bahnen 404, 406 auf der gedruckten Schaltungsplatte 138.
  • Fig. 3 zeigt eine Grafik der Chiparchitektur des Computersystems mit Verbindungen der integrierten Schaltungschips, die in Fig. 4 physisch dargestellt sind, einschließlich des LCD- Treiberchips, der im oberen Gehäuse liegt und in Fig. 4 nicht gezeigt ist.
  • Das System der Fig. 3 umfaßt einen 80C88-Mikroprozessor 16, einen ASIC-Peripheriechip 17, einen ASIC-Systemchip 18 und ein LCD-RAM 15, die physisch alle auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet sind. Diese bescheidene Kombination aus integrierten Schaltungschips modelliert bei einer Ausführungsform einen IBM XT-Computer. Bei anderen Ausführungsformen können andere Computer modelliert werden. Sie liegen physisch im unteren Abschnitt des Computergehäuses unter der Tastatur. Ebenfalls im unteren Teil des Gehäuses physisch angeordnet sind 512K des System-RAM 19, ein BIOS ROM-Chip 20, ein Anwendungs-ROM-Chip 21, eine oder zwei Speicherkarten 22a und 22b und ein Erweiterungsport 23 sowie ein UART-Treiberchip 24. Spannungsgesteuerte Oszillatoren und andere Oszillatoren 11 und eine Systemenergieversorgung 13 (die bei einer bevorzugten Ausführungsform zwei AA-Batterien umfaßt) liegen ebenfalls im unteren Abschnitt des Gehäuses, zusätzlich zu der Tastatur 12.
  • Im oberen Abschnitt des Gehäuses liegt die LCD-Anzeige, ein optionaler Tonwandler und eine getrennte Energieversorgung.
  • Der Anzeigetreiber 14 umfaßt Zeilen- und Spaltentreiber und die analoge Energieversorgung sowie eine eigene Anzeigescantechnik zum Reduzieren der Leistung. Das gesamte System ist für eine geringe Energieaufnahme konzipiert. Insbesondere erfordern die Oszillatoren 11 wenig Leistung, weil sie abschalten können, wenn sie nicht aktiv verwendet werden, ein einzigartiges Merkmal. Der Hauptteil der digitalen Logik ist in CMOS-Technologie realisiert, einschließlich des Speichers 19, des BIOS 20 und des Anwendungs-ROM 21. Diese ziehen im Standby-Zustand Strom im Mikroamperebereich und im Betrieb bis zu 100 Milliampere.
  • Auf der Rückseite der PC-Karte liegt die untere Stufe der Tastatureinheit. Die Kontaktleitungen der Tastatur werden direkt an die Rückseite der PC-Karte angelegt.
  • Im folgenden ist eine Liste der Blöcke und Leitungen angegeben, die in Fig. 3 gezeigt sind.
  • Block 11
  • VCO/OSZILLATOREN. Dieser Block enthält alle Frequenzoszillatoren, die in dem System verwendet werden. Sie umfassen einen Anzeigetaktoszillator, der mit etwa 800 KHz läuft, einen Übertragungstaktoszillator, der mit 1,8432 MHz läuft, einen niederfrequenten Oszillator, der mit 32,768 Hz läuft, und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der zwischen 1 und 8 MHz erzeugt.
  • Dies sind vier Oszillatoren. Der Oszillator, der den Prozessor 16 ansteuert, ist spannungsgesteuert, so daß dann, wenn die Versorgungsspannung nachläßt, die Frequenz sinkt, um die geringere Leistung der CMOS-Schaltungen auszugleichen. Dadurch kann die Prozessorgeschwindigkeit automatisch eingestellt werden, wenn die Energieversorgung des Systems die Ausgangsspannung ändert. Bei 5 Volt arbeiten alle Komponenten mit 8 MHz. Bei 3 Volt würden sie mit 8 MHz nicht laufen, bei 2 MHz würde das System jedoch arbeiten. Das Arbeiten mit 3 Volt hat in bezug auf die Energie Vorteile, weil bei einem CMOS-System gilt:
  • P = C * V² * F
  • wobei P die Leistung, C eine Konstante, V die Spannung und F die Frequenz bezeichnen. Das Verändern der Spannung von 5 Volt auf 3 Volt ergibt somit eine Energieeinsparung von beinahe 3 : 1. Das Reduzieren der Frequenz von 8 MHz auf 2 MHz spart ebenfalls Energie.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform gibt es tatsächlich 2 Modi, 5 Volt und Automatik. Im automatischen Modus geht das System nach einer Verzögerung von 3 Volt auf 5 Volt, wenn der Energiebedarf stärker ist. Wenn der Strom einen bestimmten Pegel überschreitet, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Milliampere, geht das System auf 5 Volt. Das neue System zum Umschalten zwischen zwei Spannungspegeln ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 07/374,514 (US-A-S 021 679) mit dem Titel "VOLTAGE MANAGEMENT SYSTEMS FOR MULTIPLE VOLTAGE POWER SUPPLY", derselben Anmelderin, Erfinder: John P. Fairbanks und Andy C. Yuan, beschrieben.
  • OSC IN
  • Diese vier Leitungen liefern die Oszillator-Ausgangssignale des Blocks 11 an das Peripherie- ASIC 17 zur Verteilung an andere Teile des Systems.
  • OSC GATE
  • Diese drei Leitungen liefern Steuersignale von dem Peripherie-ASIC 17 an den Block 11, um die jeweiligen Oszillatoren zu aktivieren. Diese Signale werden zum Enabeln oder Disabeln der Oszillatoren im Block 11 verwendet. Es gibt nur drei Enable-Signale, weil der niederfrequente Oszillator immer läuft.
  • BLOCK 12
  • TASTATUR. Dies ist eine Standardmatrixtastatur, die in einer 7 · 11 Matrix aus Spalten und Zeilen angeordnet ist. Wenn eine Taste gedrückt wird, schließt sie den Schaltkreis zwischen einer ausgewählten Zeile und Spalte. Die Zeilen und Spalten werden von den Tastatursteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 abgetastet. Ein neues Merkmal der Tastatur 12 ist, daß zwischen der Tastatur 12 und dem ASIC 17 weniger Leitungen benötigt werden. Der Controller 17 verwendet nur zwei Rückleitungen und 11 Abtastleitungen und somit insgesamt 18 Leitungen zur Tastatur 12. Übliche Tastaturen verwenden ungefähr 26 Leitungen. Ebenfalls anders als bei den heute üblichen Personalcomputern, ist ein eigener Chip als Tastaturcontroller vorgesehen. Die gesamte Tastatursteuerung erfolgt in dem ASIC 17. Das Einsparen eines Chips spart Energie und Platz auf der Schaltungskarte.
  • KBSCAN [0..10]
  • Dies sind die Abtastleitungen der Tastaturmatrix 12. Die Tastatursteuerschaltkreise in dem Peripherie-ASIC 17 senden ein Scansignal auf jeder dieser Leitungen einzeln aus und überwachen die KBCOL[0..6]-Leitungen auf ein Rücksignal.
  • KBCOL [0..6]
  • Dies sind die Spaltenleitungen der Tastaturmatrix 12. Diese Leitungen werden während der Tastaturabtastung auf ein Signal überwacht, das anzeigen würde, daß eine Taste gedrückt wurde, wodurch ein Weg von einer der KBSCAN[0..10]-Leitungen zu einer der KBCOL[0..6]-Leitungen gebildet wird.
  • PQKEYN
  • Dies ist eine Leitung von der Tastatur 12, die zu einer speziell bezeichneten Taste gehört. Wenn diese Taste gedrückt wird, bildet sie einen Weg zu Masse, wodurch auf dieser Leitung ein niedriges Signal auftritt. Wenn die Taste nicht gedrückt wird, ist der Weg zu Masse unterbrochen. Die Leitung wird auf VDD hochgezogen, um sicherzustellen, daß ihr voreingestellter Zustand hoch ist. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht und kann mit der Software, die auf dem Prozessor 16 läuft, in Wechselwirkung treten.
  • ONOFFN
  • Dies ist eine Leitung von der Tastatur 12, die zu einer Spezialtaste gehört, die zum Ein- und Ausschalten des Computers verwendet wird. Wenn die Taste gedrückt wird, bildet sie einen Weg zur Masse, wodurch auf diese Leitung ein niedriges Signal auftritt. Anderenfalls wird die Leitung auf VDD hochgezogen, um sicherzustellen, daß ihr voreingestellter Zustand hoch ist. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht und kann mit der Software, die auf dem Prozessor 16 läuft, in Wechselwirkung treten.
  • MRESETN
  • Dies ist eine Leitung von der Tastatur 12, die zu der Resetöffnung in der Tastatur gehört. Wenn dieser Kontakt geschlossen wird, indem ein spitzer Gegenstand in die Öffnung eingeführt wird, bildet sie einen Weg zu Masse, wodurch auf der Leitung ein niedriges Signal auftritt. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht, der den Computer zurücksetzt, wenn eine fallende Flanke erfaßt wird.
  • BLOCK 13
  • SYSTEMSTROMVERSORGUNG. Dies ist die Stromversorgung für den Hauptteil der Schaltkreise in dem Rechner. Eine wichtige Ausnahme ist die Anzeige, die ihre eigene Stromversorgung hat, die wie oben beschrieben in dem Block 14 liegt. Diese Stromversorgung umfaßt die Stromquelle, nämlich zwei AA-Batterien, und notwendige Schaltkreise zum Vorsehen der nötigen Spannungen und Ströme für den Rechner.
  • SELVDD
  • Dieses Signal, das zum Block 13 geht, wird dazu verwendet, aus zwei möglichen Versorgungsmodi auszuwählen: Hohe Ausgangsspannung (SELVDD = niedrig) und automatischer Modus (SELVDD = Tristate). Bei einer anderen Ausführungsform erzwingt ein niedriger Ausgangspegel auf dieser Leitung, daß die Spannungsversorgung in einen niedrigen Spannungsmodus geht. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die niedrige Spannung 3 Volt, und die hohe Spannung beträgt S Volt. Im automatischen Modus wird der Strombedarf erfaßt, und wenn er einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, bei der vorliegenden Ausführungsform ungefähr 20 Milliampere, geht die Ausgangsspannung nach einer programmierten Verzögerung von der niedrigen auf die hohe Spannung. Dieses Signal wird von einem Bit in dem Peripherie-ASIC 17 gesteuert, wodurch mittels Software zwischen der hohen Spannung und dem automatischen Modus der Stromversorgung gewählt werden kann.
  • LOWBAT
  • Dieses Signal, das vom Block 13 zu dem Peripherie-ASIC geht, wird dazu verwendet, die Spannung der Systembatterien zu überwachen. Wenn es niedrig ist, wird angezeigt, daß die Batterien über einem bestimmten Schwellwert liegen (siehe Erörterung von BATMON), und es wird hoch, wenn die Batterien unter diesen Schwellwert fallen. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht und kann mit der Software, die auf dem Prozessor 16 läuft, in Wechselwirkung treten. Da die auf dem Prozessor laufende Software den Zustand der Batterien in Realzeit überwachen und ermitteln kann, wann die Batterien entladen sein werden, verläßt das BIOS den ausgeschalteten Zustand nicht, wenn ermittelt wird, daß dies die Integrität des Systemspeichers und die Prozessorzustände gefährden würde.
  • BATMON
  • Dieses Signal wird von den Batteriespannungs-Überwachungsschaltkreisen im Block 13 verwendet. Das Signal kann von dem Prozessor 16 verändert werden, um den Schwellwert einzustellen, bei dem LOWBAT seinen Zustand ändert. Wenn BATMON hoch ist, beträgt der Schwellwert 1,8 Volt. Wenn es niedrig ist, beträgt der Schwellwert 1,6 Volt. Dies wird zum Erfassen geringer Batterieladung und vollständiger Batterieentladung verwendet.
  • VBAT
  • Dies ist die Batteriespannung von den Batterien des Rechners, die von den Schaltkreisen und der Stromversorgung innerhalb des Blocks 14 verwendet wird und die im Bereich zwischen 1,6 und 1,3 Volt liegt.
  • SPKD
  • Dies ist das Signal von dem Peripherie-ASIC 17 an die Ansteuerschaltkreise des Audiowandlers im Block 14. Dieses Signal wird von einem Bit in dem Peripherie-ASIC 17 gesteuert, das von dem Prozessor geändert werden kann.
  • LCDPWRN
  • Dieses Signal steuert die Stromversorgung der LCD in dem Block 14. Wenn es niedrig ist, ist die Stromversorgung aktiviert und läuft. Wenn es hoch ist, wird die Stromversorgung deakti viert und erzeugt kein Ausgangssignal. Dieses Signal wird von einem Bit in dem Peripherie- ASIC 17 gesteuert, das von dem Prozessor verwendet werden kann.
  • LCD CLOCKS
  • Diese fünf Signale werden zum Takten der LCD-Treiberchips im Block 14 verwendet. Sie werden von den Anzeigetreiber-Auffrischschaltkreisen innerhalb des Peripherie-ASIC 17 erzeugt.
  • BLOCK 14
  • VIDEOANZEIGE. Dieser Block enthält die LCD-Anzeigetreiberschaltkreise, die Anzeigestromversorgung, den LCD-Bildschirm, einen Audiowandler und Ansteuerschaltkreise für den Audiowandler.
  • Der LCD-Treiber 14 und ein LCD-RAM 15 steuern einen Flüssigkristallanzeigebildschirm, der in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Der LCD-Treiber 14 ist in der US-Patentanmeldung Nr. 07/374,340 (US-A-5 130 703) mit dem Titel "POWER SYSTEM AND SCAN METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY" derselben Anmelderin, Erfinder: John P. Fairbanks, Andy C. Yuan und Lance T. Klinger, beschrieben.
  • BLOCK 15
  • Das LCD-RAM 15 ist in der US-Patentanmeldung Nr. 07/374,884 (WO 91/00587) mit dem Titel "VIDEO IMAGE CONTROLLER FOR LOWER POWER COMPUTER" derselben Anmelderin, Erfinder: Leroy D. Harper, John W. Corbett, Douglas A. Hooks, Grayson C. Schlichting, Renee D. Bader und John P. Fairbanks, beschrieben. Das LCD-RAM 15 empfängt Informationen über Zeichen oder grafische Bilder, die auf dem LCD-Bildschirm angezeigt werden sollen. Das LCD-RAM 15 umfaßt einen Zeichenspeicher, der eine ASCII- Darstellung und Anzeigeattribute für jede Zeichenposition der Anzeige, Bit-Abbildungen (bit map images) jedes Zeichens in dem momentan verwendeten Zeichensatz und einen Bildspeicher (bit map memory), in dem jedes Anzeigepixel auf der LCD-Anzeige wiedergegeben ist, speichert. Ferner ist eine Nachschlagetabelle gespeichert, die von dem Anzeigecontroller verwendet wird, der in dem Peripherie-ASIC 17 liegt. Ein zusätzlicher Speicher ist vorgesehen, der als nicht flüchtiger Datenspeicher verwendet werden kann. Das LCD-RAM 15 umfaßt zwei statische 32K · 8 RAM-Chips. Diese Chips speichern Zeichen und Attributdaten, LCD-Bilddaten (LCD bit map data), Zeichen-Bilddaten und Zeichen-Übersetzungsdaten.
  • LCDDATA [0..7]
  • Dies sind die Datenleitungen zwischen dem Anzeigecontroller in dem Peripherie-ASIC 17 und sowohl dem LCD-RAM 15 als auch den LCD-Treiberchips, die in dem Anzeigetreiber 14 liegen. Daten werden während Anzeigeauffrischzyklen von dem Peripherie-ASIC 17 an den Anzeigetreiber 14 geschickt, um die Daten in den Treiberchips, die letztendlich auf der LCD- Anzeige angezeigt werden, zu aktualisieren. Zwischen dem Peripherie-ASIC 17 und dem LCD-RAM 15 existiert ein bidirektionaler Weg, der verwendet wird, wenn die Anzeigetreiberschaltkreise in dem Peripherie-ASIC 17 Daten aus den zwei RAM-Chips 15 lesen und in diese schreiben.
  • LCDADDR [0..14]
  • Dies sind die Adreßleitungen, die zum Zugreifen auf die zwei RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 verwendet werden. Die Adressen werden von Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 erzeugt.
  • VRAMCSN
  • Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 wird dazu verwendet, eines der zwei RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 auszuwählen (Chip- Select). Insbesondere wählt diese Leitung das zum Speichern von Zeichen, Attributen und LCD-Bilddaten verwendete RAM aus. Diese Leitung ist mit dem Chip-Select-Pin (Chipauswahlpin) an den RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 verbunden.
  • VRAMOEN
  • Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 wird dazu verwendet, daß momentan ausgewählte RAM-Chip in dem LCD-RAM 15 zu aktivieren (siehe Erörterung von VRAMCSN und VROMCSN), um Daten von der Speicherstelle anzusteuern, die von LCDADDR [0..14] auf dem Datenbus LCDDATA [0..7] spezifiziert wird.
  • VMEMWN
  • Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in den Peripherie-ASIC 17 bewirkt, daß das momentan ausgewählte RAM-Chip in dem LCD-RAM 1 S (siehe Erläuterung von VRAMCSN und VRQMCSN) die. Daten auf LCDDATA [0..7] bei der Adresse zwischenspeichert, die durch LCDADDR [0..14] spezifiziert wird.
  • VROMCSN
  • Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 wird dazu verwendet, eines der zwei RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 auszuwählen. Insbesondere wählt diese Leitung das zum Speichern von Zeichen-Bitabbildungen und Übersetzungsadreßdaten verwendete RAM aus. Es ist mit dem Chip-Select-Pin an den RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 verbunden.
  • BLOCK 16
  • 80C88 CPU. Dies ist der Prozessor, auf dem die Architektur des Rechners basiert. Er kann von der Intel Corporation, Harris Semiconductor oder OKI Semiconductor gekauft werden.
  • S[0..2]
  • Dies sind Prozessorstatuspins des Mikroprozessors 16. Sie sind mit der 8288-kompatiblen Buscontrollerzelle verbunden, die in dem System-ASIC 18 liegt. Ihre Funktion ist in dem Datenblatt der beiden Komponenten 80C88 und 8288, die von der Intel Corporation erhältlich sind, ausführlich erläutert.
  • LOCKN
  • Dies ist der Prozessorpin LOCK von dem Prozessor 16, der mit dem System-ASIC 18 verbunden ist.
  • INTR
  • Dies ist der Prozessorpin INTR, der zum Erzeugen von Interrupts (Unterbrechungen) verwendet wird. Er ist mit der 8259-kompatiblen, programmierbaren Interrupt-Controller-Zelle verbunden, die in dem System-ASIC 18 liegt. Die Funktion dieses Signals ist in dem Datenblatt der beiden Komponenten 80C88 und 8259, die von der Intel Corporation erhältlich sind, ausführlich erläutert.
  • SNMI
  • Diese Signalleitung ist mit dem NMI-Pin (nicht maskierbarer Interrupt) des Prozessors 16 verbunden. Ein Signal auf dieser Leitung wird von dem System-ASIC 18 erzeugt und ist der nicht maskierbare Interrupt des Prozessor 16. Der Begriff nicht maskierbarer Interrupt bezeichnet eine Unterbrechung, die von dem Mikroprozessor 16 nicht maskiert werden kann.
  • Der Interrupt kann von Schaltkreisen, die außerhalb des Mikroprozessors 16 liegen, maskiert werden.
  • AAD [0..7]
  • Die Adreßdatenbusleitungen des Prozessors 16. Diese Leitungen bilden den Multiplex-Adreß- und Datenbus des Prozessors und sind mit dem Peripherie-ASIC 17 und der 8288- kompatiblen Buscontroller-Zelle, die in dem System-ASIC 18 liegt, verbunden. Ihre Funktion ist in dem Datenblatt der beiden Komponenten 80C88 und 8288, die von der Intel Corporation erhältlich sind, im einzelnen erläutert.
  • AA [8..19]
  • Dies sind die Adreßleitungen höherer Ordnung des Prozessors 16. Sie sind mit den Schaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 und mit der 8288-kompatiblen Buscontroller-Zelle, die in dem System-ASIC 18 liegt, verbunden. Ihre Funktion ist in dem Datenblatt der beiden Komponenten 80C88 und 8288, die von der Intel Corporation erhältlich sind, im einzelnen erläutert.
  • SYSCLK
  • Dies ist die Signalleitung für den Systemtakt, der zum Takten des Prozessors 16 und der Schaltkreise in dem System-ASIC 18 verwendet wird. Das Systemtaktsignal wird in dem Peripherie-ASIC 17 erzeugt (wo es auch verwendet wird) und entweder von dem VCO- Oszillator in dem Block 11 oder von einer externen Quelle, die auf der Leitung EXTSYSCLK vorgesehen wird, abgeleitet.
  • CPURDY
  • Dies ist die READY-Signalleitung zu dem Prozessor 16, die es erlaubt, Lese- und Schreiboperationen des Prozessors 16 zu verlängern, damit langsamere Geräte mit dem Prozessor 16 verbunden werden können. Das Signal auf dieser Leitung kommt von dem Peripherie-ASIC 17. Schaltkreise in dem Peripherie-ASIC 17, das System-ASIC 18 (siehe SREADY) oder externe Geräte, die über den Erweiterungsport 23 angeschlossen sind (siehe IOCHRDY) können diese Leitung verwenden, um die Datenübertragung mit dem Prozessor 16 zu synchronisieren.
  • BLOCK 17 PERIPHERIE-ASIC
  • Dies ist einer von zwei ASIC-Chips, die in einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt verwendet werden. Der PERIPHERIE-ASIC 17 ist die Schnittstelle zwischen dem Prozessor und den Peripheriegeräten, einschließlich der Tastatur 12, der Systemstromversorgung 13, des LCD-Anzeigetreibers 14 und des LCD-RAM 15. Er bildet auch die Schnittstelle zu den Oszillatoren 11 und schaltet sie softwaregesteuert ein und aus.
  • Der PERIPHERIE-ASIC dient dazu, eine Schnittstelle zu einer Tastatur mit einer Matrix aus 11 Zeilen und 7 Spalten zu bilden. Der Tastaturcontroller tastet die Tasten ab, indem er eine einzelne Zeile niedrig (auf 0) ansteuert und die Spalteneingänge erfaßt. Wenn eine Taste gedrückt ist, ermittelt der Controller, ob sie erneut gedrückt wurde oder ob die Taste nur unten gehalten wird. Wenn sie erneut gedrückt wurde, erzeugt der Controller den richtigen Scancode und unterbricht den Prozessor über einen Interrupt Request (Unterbrechungsanforderung) IRQ 1. Der Controller setzt dann die Abtastung aus, bis der Interrupt gelöscht wird, indem eine 1 gefolgt von einer 0 auf das Bit 7 des Ports 0061 h geschrieben wird. Scancodes werden bei dem Port 0060 h gelesen. Die Tabelle 1 listet die Scancodes auf, die für jede Taste in der 11 · 7 Matrix zurückgegeben werden. Wenn keine Taste gedrückt ist, tastet der Controller die Tastatur fortlaufend ab, bis eine Taste erfaßt wird. Wenn die zuletzt gedrückte Taste während ausreichend langer Zeit unten gehalten wird, wiederholt der Controller die Unterbrechung des Prozessors. Tastatur-Wiederholzeiten werden in zwei Klassifikationen aufgeteilt: die Zeit vor der ersten wiederholten Unterbrechung und die Zeit für nachfolgende wiederholte Unterbrechungen. Wiederholzeiten können programmiert werden, indem auf die Bits 4 bis 7 des Ports F6E0h geschrieben wird. Tabelle 2 zeigt die entsprechenden Wiederholzeiten für verschiedene Werte, die bei dem Port F6E0h eingegeben wurden.
  • Der Tastaturcontroller läuft mit einem Takt von 32,768 KHz, wobei jede Zeile etwa 256 mal pro Sekunde abgetastet wird. Die Tastaturabtastung kann angehalten werden, indem eine 1 auf das Bit 6 des Ports 0061 h geschrieben wird. Das Zurückschreiben einer 0 auf das Bit 6 des Ports 0061 h läßt den Controller die Abtastung dort wieder aufnehmen, wo sie unterbrochen wurde.
  • Der Tastaturcontroller modifiziert die Scancodes bestimmter Tasten abhängig von dem Pegel an dem PQKEYN-Eingang. Dieser Eingang, der geerdet wird, wenn seine zugehörige Taste gedrückt wird, bewirkt, daß bestimmte Tasten einen alternativen Scancode zurückgeben. Die Tabelle 1 listet die Scancodes dieser Tasten auf, die von dem PQKEYN-Eingang betroffen sind. Tabelle 2 listet die Tastatur-Wiederholgeschwindigkeiten auf. Tabelle 1 Tastatur-Scancodes (HEX) Tabelle 2 Tastatur-Wiederholgeschwindigkeiten
  • Der PERIPHERIE-ASIC umfaßt einen MDA- und CGA-kompatiblen Anzeigecontroller. Er erzeugt alle benötigten Signale, sowie Auffrischdaten, um eine LCD (Flüssigkristallanzeige) von 640 · 200 Pixeln anzusteuern. Der Anzeigecontroller in dem Peripherie-ASIC kann gesperrt werden, um einen externen Controller zuzulassen, indem eine 1 auf das Bit 1 des Ports F6E1h geschrieben wird. Der Anzeigecontroller des PERIPHERIE-ASIC wird beim Zurücksetzen wieder aktiviert.
  • Der Anzeigecontroller des PERIPHERIE-ASIC kann entweder als MDA- oder als CGA- Videoadapter reagieren. Das Schreiben einer 0/1 auf den Port F6E1 wählt die MDA/CGA- Kompatibilität. Der Anzeigecontroller ist beim Zurücksetzen im MDA-Modus.
  • Das PERIPHERIE-ASIC weist viele Merkmale zum Verwalten der Leistungsaufnahme auf, einschließlich der Fähigkeit, Teile der Maschine herunterzufahren und zu disabeln und Takte zu stoppen. Dies umfaßt die Fähigkeit, zu ermitteln, wann Merkmale disabelt werden sollen. Hierfür werden vier spezielle NMIs erzeugt. Der erste NMI unterbricht den Prozessor, wenn Zeitgeber-Unterbrechungsanforderungen, IRQ0, aufgetreten sind. Dadurch kann das BIOS Ereignisse zeitlich steuern, selbst wenn der normale Zeitgeberinterruptvektor verlorengegangen ist. Der zweite NMI wird bei Tastatur-Unterbrechungsanforderungen, IRQ1, erzeugt. Diese werden zum Überwachen von Tastatureingaben und zum Unterstützen von speziellen Funktionstasten, die von der Hardware nicht unterstützt werden, verwendet. Der dritte NMI ist eine Unterbrechung beim Lesen der Speicheradresse 00058h. Dies ist eine Anzeige, daß der INT16h-Soflwareinterrupt aufgerufen wurde. Dieser wird dazu verwendet zu ermitteln, ob das System leerläuft. Wenn die Software ermittelt hat, daß die Maschine leerläuft, kann sie bestimmte Rechnerfunktionen, die spezielle Eingabe/Ausgabe-Ports verwenden, disabeln, wodurch die Leistungsaufnahme verringert wird. Der letzte und mächtigste NMI ist die Ein/Aus-Tasteneingabe. Er kommt von einer Taste der Tastatur, die das BIOS darüber benachrichtigt, daß der Benutzer das System ausschalten möchte. Niederleistungstechniken, die dieses Merkmal verwenden, sind in der US-Anmeldung Nr. 07/373,440 (US-A-5 428 790) mit dem Titel "COMPUTER POWER MANAGEMENT SYSTEM" derselben Anmelderin, Erfinder: Leroy D. Harper, (Aktenzeichen des Anwalts M-924) beschrieben.
  • Der Prozessortakt kann durch Schreiben einer 0 gefolgt von einer 1 auf das Bit 6 des Ports F6ECh disabelt werden. Der Takt hält in der Mitte des letzten Ein/Ausgabe-Schreibzyklus auf niedrigem Zustand an und bleibt niedrig, bis eine Unterbrechung ihn aufweckt. Ein IRQ0, IRQ1, IRQ4 oder NMI kann das System aufwecken, wenn es enabelt ist. Jeder NMI weist ein Maskenbit in einem Spezialregister auf, und die IRQ5 haben getrennte Takt-Maskenbits, die sie so maskieren können, daß sie den Prozessor nicht aufwecken, die jedoch nicht verhindern, daß die Unterbrechungsanforderungsleitung aktiv wird. Der UART-Takt kann gestoppt werden, indem eine 1 auf das Bit 7 des Ports F6ECh geschrieben wird. Die Ladungspumpe der RS-232-kompatiblen Treiber kann disabelt werden, indem eine 1 auf das Bit 5 des Ports F6ECh geschrieben wird. Die LCD-Anzeige kann abgeschaltet werden, indem eine 1 auf das Bit 3 des Ports F6ECh geschrieben wird. Dies stoppt auch den Anzeigetakt, das Auffrischen, den Kontrast und alle zugehörigen Signale. Schließlich kann die Versorgungsspannung auf S Volt eingestellt werden, indem eine 0 auf das Bit 2 des Ports F6ECh geschrieben wird. Dieser Ausgang wird hochohmig, wenn eine 1 auf das Bit 4 des Ports F6ECh geschrieben wird, wodurch die Stromversorgung in den automatischen Modus geht. In diesem Modus wird die Versorgungsspannung abhängig von der Stromaufnahme eingestellt.
  • Das Computersystem umfaßt auch eine zweite Gruppe von Symbolen, z. B. 516, 518, 520, 524, die in Fig. 9 auf einen Rand der Tastatur 118 gedruckt dargestellt sind. Diese Symbole 516, 518, 520, 524 beschreiben die Funktionen einer angrenzenden Reihe aus Funktionstasten der Tastatur (nicht gezeigt). Bei einer Ausführungsform sind vier Symbole in vier verschiedenen Farben neben jeder Funktionstaste vorgesehen. Tasten für "Shift", "Alt", "Strg" und eine spezielle Logotaste (nicht gezeigt) sind entsprechend gefärbt, um anzuzeigen, daß das gleichzeitige Drücken der "Shift"-, "Alt"-, "Strg"- oder der speziellen Logotaste mit der angrenzenden Funktionstaste die Funktion erzeugt, die in dieser Farbe durch das Symbol 502, 504 etc. neben der Funktionstaste aufgezeichnet ist.
  • Die obige Beschreibung der Erfindung dient der Erläuterung, nicht ihrer Begrenzung. Weitere Ausführungsformen ergeben sich im Lichte der Erfindung gemäß den Ansprüchen.

Claims (8)

1. Kompakter tragbarer Computer mit einer Tastatur (118), die folgende Merkmale aufweist: eine Tastaturplatte (118a) mit mehreren Tasten (181, 182, 183); und eine gedruckte Schaltungsplatte (138), die unter der Tastaturplatte (118a) liegt und mit Abstand zu dieser gehalten ist, wobei die gedruckte Schaltungsplatte (138) zwei Oberflächen aufweist, wobei eine erste Oberfläche Bahnen (318, 320) zum Erfassen des Herabdrückens der Tasten (181, 182, 183) der Tastaturplatte (118a) aufweist, und wobei auf einer zweiten, gegenüberliegenden Oberfläche die meisten der integrierten Schaltungskomponenten (380) des Computers montiert sind, wodurch eine kompakte tragbare Computertastatur vorgesehen wird.
2. Kompakter tragbarer Computer nach Anspruch 1, bei dem die Tastatur (318) folgende Merkmale aufweist: eine Membran (128), die unter der Tastaturplatte (115a) liegt und mit Abstand zu dieser gehalten ist, wobei auf einer Seite der Membran mehrere Konusse (281, 282, 283) ausgebildet sind, einer unter jeder Taste (181, 182, 183), wobei jeder Konus (281, 282, 283) eine flache Oberseite für den Kontakt mit der darüberliegenden Taste (181, 182, 183) aufweist und wobei jeder Konus (281, 282, 283) einen elastomeren leitenden Körper innerhalb des Konus (281, 282, 283) aufweist, wobei die gedruckte Schaltungsplatte (118a) unter der Membran (128) liegt und wenigstens ein Paar Bahnen (318, 320) unter jedem leitenden Körper liegen.
3. Kompakter tragbarer Computer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die integrierten Schaltungskomponenten (340) mittels Drahtverbindung mit der gedruckten Schaltungsplatte (138) verbunden sind.
4. Kompakter tragbarer Computer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein zusätzliches Paar Bahnen (404, 406) vorgesehen ist, um den Computer zurückzusetzen, wobei das zusätzliche Paar Bahnen (404, 406) von einem Leiter (402) kurzgeschlossen wird, der mit Hilfe eines Gegenstandes, der durch eine Öffnung (400) in der Tastaturplatte (118a) eingefügt wird, in Position bringbar ist, so daß er gegen das Bahnenpaar (404, 406) zu liegen kommt, wobei die Öffnung (400) den Leiter (402) freigibt.
5. Kompakter tragbarer Computer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Tastatur wenigstens siebenundsiebzig Tasten aufweist.
6. Kompakter tragbarer Computer nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse (110) zum Halten der Tastatur (118), wobei die gedruckte Schaltungsplatte 10(138) zwischen dem Gehäuse (110) und der Tastatur (118) gehalten wird und die Tastatur (118) mittels einer Schweißverbindung mit dem Gehäuse (110) verbunden ist.
7. Kompakter tragbarer Computer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die integrierten Schaltungskomponenten (340) gehäuselos sind.
8. Kompakter tragbarer Computer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Computer einen Prozessor zum Ausführen eines Betriebssystem und zugehöriger Anwendungsprogramme abhängig von einem Taktsignal aufweist; und bei dem die leitenden Bahnen zwei Ein/Aus-Bahnen umfassen, um den Computer zwischen einem Ein- und einem Aus-Zustand umzuschalten, wobei das Paar Ein/Aus-Bahnen beim Drücken einer Ein/Aus-Taste, bei dem ein Leiter gegen das Paar Ein/Aus-Bahnen bewegt wird, verbunden werden; wobei der Aus-Zustand ein Zustand ist, in dem der Prozessor in einem momentan laufenden Anwendungsprogramm stehenbleibt und das Taktsignal mit einer niedrigen Frequenz an dem Prozessor angelegt wird.
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