PDA-Technologien für die Zukunft

1999 wanderten laut einer Analyse des Marktforschungsunternehmens IDC weltweit 5,4 Millionen mobile Kleingeräte über den Ladentisch. Das entspricht einer Steigerung von 23 Prozent gegenüber 1998. 2003 sollen es den IDC-Prognosen zufolge bereits 19 Millionen Geräte sein.

Unangefochtener Marktführer bei den tastaturlosen PDAs ist Palm mit einem Marktanteil von etwa 70 Prozent. Ein weiterer Vertreter der Palm-OS-Fraktion ist der Visor von Handspring. Erst Ende letzten Jahres eingeführt, konnte Handspring in den USA im Juni 2000 einen Anteil von 20 Prozent für sich verbuchen (wir berichteten). Die ebenfalls tastaturlosen Pocket-PCs mit Windows CE von Casio, Compaq oder Hewlett-Packard verloren in den USA hingegen knapp zehn Prozent Marktanteil.

In der Statistik nicht aufgeführt sind die Handheld-PCs mit Tastatur unter Windows CE beziehungsweise die Psion-Geräte, die mit dem Betriebssystem EPOC laufen. Nicht berücksichtigt sind ferner PDAs, die unter Linux arbeiten. Diese könnten künftig eine größere Rolle spielen, wenn sich genügend Programmierer aus der Open-Source-Gemeinde finden, die geeignete Anwendungen für die Linux-PDAs entwickeln.

Das Erfolgsgeheimnis der PDAs und Handhelds liegt in ihrer einfachen Bedienung und den gebotenen PIM-Funktionen: Adressenverwaltung, Terminplanung, Aufgabenlisten und Notizen sind jederzeit auf Knopfdruck parat. Die Westentaschen-PCs entwickeln sich nun weiter zu multifunktionalen Surfterminals mit Multimedia-Fähigkeiten. Mit diesem Trend muss auch die Hardware Schritt halten. Egal, ob Prozessor, Display, Akku oder Speicher, nichts wird mehr so sein wie bei den heute erhältlichen Geräten.

Trend: Palm-OS-Plattform

Mit einer relativ geringen CPU-Leistung begnügen sich das Palm OS und Psions EPOC. Diese Betriebssysteme sind kompakt und verfügen nicht über die Vielfalt an (Multimedia-)Funktionen wie beispielsweise Windows CE in der aktuellen Version 3.0. Daher reicht für die PDAs von Palm und Handspring der bewährte Dragonball-Prozessor von Motorola. Mit nur 16 MHz ist er zudem in puncto Stromverbrauch relativ genügsam.

Handspring legt aber jetzt nach und bietet ab Ende 2000 in Deutschland zwei neue Geräte mit einem 33 MHz-Dragonball-Prozessor an: den Visor Platin und den Visor Prisma. Laut Handspring beschleunigt der neue Prozessor die beiden neuen PDAs um etwa 50 Prozent. Wie berichtet, ist der Visor Prisma zudem das erste Gerät des Herstellers mit Farbdisplay. Er besitzt wie alle Handspring-PDAs einen Springboard-Slot, über den man den PDA mit Multimedia- und Kommunikationsoptionen ausstatten kann. So sind Erweiterungen wie Speicherkarten, Modems, Digitalkameras, MP3-Player, Scanner und Telefonmodule bereits erhältlich beziehungsweise angekündigt. Mit der Logik in den Modulen wird der Prozessor kaum gefordert; zum Teil befinden sich auch Batterie-Slots in den Springboard-Modulen, damit die Batterielaufzeit des Visors nicht leidet.

Auch Palm reagiert auf die neuen Herausforderungen und gab erste Einzelheiten zu seiner nächsten Gerätegeneration bekannt. Laut CEO Carl Yankowski will der Marktführer mittelfristig von den Dragonball-Prozessoren auf die leistungsfähigere 32-Bit-Plattform des britischen Chip-Designers ARM umsteigen. Die damit ausgestatteten Geräte sollen dann sogar Spracherkennung unterstützen.

Zudem plant Palm, in zukünftige Versionen des Betriebssystems Palm OS Multimedia- und Telefonie-Funktionen zu integrieren. Und noch dieses Jahr soll auch in Europa in Kombination mit einem Handy der Zugriff auf den Internetdienst Palm.net möglich sein. Bislang war dies nur mit dem ausschließlich in den USA erhältlichen Palm VII möglich. Langfristig plant Palm auch Funk- beziehungsweise Bluetooth-Module für den drahtlosen Zugang ins Internet. Dazu wird der PDA-Marktführer seine neuen Geräte ab 2001 mit einem Secure Digital (SD) Erweiterungsslot ausstatten.

Trend: Windows CE

Die aktuelle Windows CE-Version 3.0 stellt gegenüber Palm OS deutlich höhere Anforderungen an die Hardware. Der Grund: Das Betriebssystem von Microsoft integriert Multimedia-Anwendungen wie den Windows Media Player mit MP3-Funktionalität und einen E-Book-Reader. Pocket Outlook und der Pocket Internet Explorer dienen für den Zugriff auf das Internet.

Windows CE ist ein modulares 32-Bit-Betriebssystem, das ähnlich wie Windows NT in verschiedenen Schichten aufgebaut ist. Der dem HAL (Hardware Abstraction Layer) aus NT vergleichbare OEM Adaption Layer (OAL) trennt beispielsweise die Hardware vom Kernel des Betriebssystems und stellt das korrekte Zusammenspiel zwischen Kernel und Hardware sicher. Der Vorteil: Für unterschiedliche Hardware muss nicht jedes Mal das komplette Betriebssystem neu angepasst werden. Windows CE ist daher für eine breite Palette von Produkten konzipiert und lässt sich neben PDAs unter anderem in Haushaltsgeräten, Set-Top-Boxen und auf Standard-PC-Hardware einsetzen.

Pocket-PCs wie der Cassiopeia E-115G oder die HP Jornadas der 540er-Serie verfügen über ein Farbdisplay mit 240x320 Pixel und sind in der Lage, MP3-Files abzuspielen sowie Bilder und E-Book-Texte darzustellen. Der HP Jornada läuft mit einem 133 MHz SH3-Prozessor von Hitachi, der Cassiopeia E-115G mit einem 131 MHz VR4121 von NEC. Der Pocket PC Compaq iPaq H3630, der neben Musikdateien auch (bedingt) Videos abspielen kann, ist mit einem 206 MHz StrongARM-Prozessor von Intel ausgestattet.

Alle Windows-CE-Geräte verfügen über einen CompactFlash-Slot, der für beliebige Erweiterungen wie Speicher, Modem oder Netzwerkkarten Platz bietet. HP zum Beispiel will ein CompactFlash Bluetooth-Modul anbieten, das über Mobiltelefone den drahtlosen Internetzugang sowie Verbindungen zu anderen Bluetooth-fähigen Geräten erlaubt. Welche Produkte per Bluetooth funken können, und wie diese Technik funktioniert, zeigt der Report Bluetooth - Der Kabelkiller.

Trend: Psion-Welt

Auch Psion setzt mit seinem neuen Organizer Psion revo Plus voll auf den mobilen Internetzugang. Dazu verfügt das erst Anfang September vorgestellte Gerät über den Webbrowser Opera 3.62 sowie einen eigenen WAP-Browser, mit dem auch Besitzer herkömmlicher GSM-Mobiltelefone WAP-Dienste nutzen können. WML-Seiten lassen sich mit dem Browser lokal speichern und auf dem im Vergleich zum Handy größeren Display offline betrachten. Das vorinstallierte, sehr kompakte Betriebssystem EPOC belegt nur 1,01 MByte Speicher und arbeitet sehr effektiv. Daher genügt dem Gerät ein 32-Bit ARM710T RISC-Prozessor mit 36 MHz. Der Touchscreen bietet 480x160 Pixeln und kann wie die Graustufenvertreter der Palm-Fraktion lediglich 16 Graustufen darstellen.

Psion ist neben Nokia, Ericsson und Motorola auch maßgeblich am Symbian-Konsortium beteiligt, das an einem technischen Standard für die Verschmelzung von Mobiltelefon und Handhelds arbeitet. Die Quartz genannte Referenzplattform enthält neben dem Betriebssystem EPOC auch Schnittstellen für Mobilfunkanwendungen. Darüber hinaus soll Quartz Java und die drahtlose Funktechnik Bluetooth unterstützen.

Die künftigen Quartz-Geräte, deren Displays mit einer Auflösung von 320x240 Bildpunkten arbeiten sollen, stellen nach den Vorstellungen von Symbian eine Kombination aus GSM-Mobiltelefonen und den heutigen Organizern dar. Es ist damit zu rechnen, dass diese Devices auch den neuen Mobilfunkstandard UMTS unterstützen, der Datenübertragungsraten von bis zu 2 MBit/s ermöglicht. Dadurch kann man nicht nur schneller im Internet surfen, sondern theoretisch auch hoch auflösende Bilder, Musikstücke oder Videos übertragen. Ausführliche Reports zu UMTS einschließlich einer kritischen Betrachtung finden Sie hier.

Neu: PDAs mit Linux I

Eine untergeordnete Rolle auf dem PDA-Markt spielt derzeit noch Linux als Betriebssystem. Der Hauptgrund: Es gibt bislang nur sehr wenige Anwendungen, die das Open-Source-Betriebssystem unterstützen.

Momentan ist in Deutschland ausschließlich der Helio-PDA von VTech mit PocketLinux bei FMS Computer für 400 Mark erhältlich. Anwender können PocketLinux in den Flash-RAM des Gerätes laden und auf diese Weise das mitgelieferte Betriebssystem VT-OS ersetzen. Die Linux-Portierung weist allerdings noch etliche Lücken auf. Sie unterstützt zwar die grafische Ein- und Ausgabe, aber noch kein Powermanagement.

Der Helio kommt in der Grundausstattung mit einer 75-MHz-MIPS-CPU, 2 MByte Flash und 8 MByte RAM sowie einer Dockingstation zum Anschluss an die serielle PC-Schnittstelle. Er verfügt über ein monochromes Display mit 160x160 Pixel sowie Mikrofon und Lautsprecher.

Eine Alternative bietet sich ab Dezember mit dem Linux-PDA VR3+, den Agenda Computing auf der LinuxWorld vorgestellt hat. Der Agenda VR3 besitzt einen 32-Bit-MIPS-Prozessor mit 66MHz, mit dem der PDA zusammen mit Linux auch für Multitasking-Anwendungen gerüstet sein soll. So soll es beispielsweise möglich sein E-Mails zu versenden, während man an etwas anderem arbeitet. Dazu ist optional ein Modem mit 56 KBit/s erhältlich. Der Speicher setzt sich aus 8 MByte RAM und 4 MByte Flashmemory zusammen.

Das Display stellt 16 Graustufen mit einer Auflösung von 160x240 Pixel dar. Wie bei Geräten mit dem PalmOS sind Anwendungen mit einem Stift über den Touchscreen zu bedienen. Die Handschrifterkennung erfolgt beim VR3+ im Gegensatz zum Palm oder Handspring über das gesamte Display. Daneben bietet der VR3+ einen Audio-Ein/Ausgang, eine eingebaute Mikrofon- und Telefon-Buchse, einen optischen und einen akustischen Alarm.

Die Datensynchronisation mit einem Linux- beziehungsweise Windows-PC oder einem Mac geschieht über eine Dockingstation, die an die serielle Schnittstelle oder an den USB angeschlossen werden kann. Über die IrDA-Infrarotschnittstelle ist angeblich auch der Austausch von Daten, wie etwa Kontakt-Dateien (vCards), mit den Handhelds von Palm möglich.

Neu: PDAs mit Linux II

Die koreanische Firma Samsung hat bereits im Februar 2000 einen Prototypen ihres auf ARMLinux basierenden PDAs YOPY vorgestellt. Die Markteinführung des Geräts wird sich aber nach Angaben eines Samsung-Sprechers wegen Software-Problemen mindestens bis Anfang nächsten Jahres verzögern. Sollte der Mini-Rechner dann tatsächlich das Licht der Welt erblicken, könnte er den PDA-Markt aufmischen.

Denn der Linux-PDA eignet sich nicht nur für die üblichen PIM-Anwendungen wie Terminplanung, Adressen oder Taschenrechner. Er ist auch multimediafähig. So spielt er beispielsweise MP3-Dateien sowie Videos im MPEG-Format ab. Darüber hinaus ist der Multimedia-PDA auch als Diktiergerät einsetzbar. Um diese Funktionen zu gewährleisten, ist der Linux-Organizer mit einem 206 MHz ARM-Prozessor sowie einem TFT-Display ausgestattet, das bei einer Auflösung von 240x320 Pixeln und 16-Bit Farbtiefe 65.536 Farben darstellen kann. Über den CompactFlash-Slot lässt sich der PDA erweitern.

Der Internetzugang erfolgt über Handy und die Infrarot-Schnittstelle des Geräts, das auch einen USB-Port besitzt. Den Strom bezieht der PDA aus wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Akkus; über den Verbrauch und die Akkulaufzeit machte das Unternehmen noch keine Angaben. Preislich soll YOPY etwa bei 600 US-Dollar liegen.

Einen anderen Weg wählt Compaq mit seinem Open Handheld Programm, in dessen Rahmen das Unternehmen Entwicklern ein auf iPaq-Handhelds portiertes Linux-OS anbietet. Der Schritt soll Programmierer ermutigen, Anwendungen für Linux zu entwickeln. Eine kommerzielle Version des Linux-iPaq von Compaq wird es - auch mit Rücksicht auf Microsoft - jedoch nicht geben. Sollten sich Entwickler tatsächlich um Anwendungen für den iPaq bemühen, könnte der Compaq-PDA aber zu einer Alternative für Linux-Freaks werden.

Experten erwarten, dass künftig der Markt für Embedded Linux, der Linux-Version für Steuerungstechnik, Microcontroller oder Kleingeräte wie PDAs, immer mehr an Bedeutung gewinnt. Denn auf Grund seines offenen Quellcodes lässt sich das kompakte Betriebssystem schnell auf PDA-Hardware-Architekturen wie StrongARM portieren. Zudem ist es dadurch leicht möglich, den Linux-Kernel auf die Anforderungen von PDAs zuzuschneiden beziehungsweise abzuspecken.

Hardware-Anforderungen

Mit steigenden Anforderungen und Funktionen geht auch ein höherer Bedarf an Rechenleistung und einer besseren Darstellung auf dem Display einher. Für die Hardware gilt dabei: größtmögliche Leistung bei geringst möglichem Stromverbrauch. Pocket-PCs wie der Cassiopeia E-115G oder die HP Jornadas der 540er-Serie oder der neue Visor Prisma von Handspring kommen auf Laufzeiten von sechs bis acht Stunden mit Lithium-Ionen-Akkus. Ein Gerät wie der Compaq iPaq H3630 mit einem Lithium-Polymer-Akku schafft maximal zwölf Stunden. Für den Psion revo Plus gibt der Hersteller im normalen Betrieb eine Laufzeit von zehn Stunden an.

Multimediaanwendungen wie das Abspielen von MP3-Files und Videos, die Darstellung von Bildern oder das Surfen im Internet über ein integriertes Modem drücken die Akku-Laufzeit der heutigen Geräte auf zwei oder drei Stunden - für den mobilen Betrieb ein nahezu inakzeptabler Wert.

Einer der größten Stromfresser ist dabei die CPU. Abhilfe könnte hier der von Intel kürzlich unter dem Namen "XScale" vorgestellte Nachfolger der StrongARM-Prozessoren schaffen, den Intel als sehr Strom sparend anpreist.

Auch im Bereich der Display-Technologie gibt es neue Entwicklungen zur Senkung des Energieverbrauchs. Dazu gehören die so genannte Digital-Paper-Technik oder die von Toshiba bereits praktizierte Integration von SRAM-Zellen in das LC-Display von Handys. Auch bei der Akkutechnologie muss sich einiges tun. Forscher erhoffen sich von Brennstoffzellen einen Durchbruch hin zu längeren Betriebszeiten.

Zu guter Letzt steigt im Multimedia-Zeitalter auch die Menge der zu übertragenden und zu speichernden Daten, was wiederum höhere Anforderungen an die mobilen Speichermedien stellt.

XScale - neue Prozessorarchitektur

Low Power, High Performance - mit diesen Schlagworten charakterisiert Intel den unter dem Namen "XScale" auf dem IDF vorgestellten Nachfolger der StrongARM-Prozessoren. Die skalierbare Chip-Mikroarchitektur soll schon bald CPUs für PDAs- und Handys mit einer Taktrate von bis zu 1 GHz hervorbringen - und das bei minimalem Stromverbrauch.

Intel fertigt den XScale in einem 0,18-Micron-Prozess. Je nach Belastung soll der Prozessor zwischen 10 Milliwatt und 1,6 Watt bei Taktfrequenzen von bis zu einem Gigahertz verbrauchen. Die XScale-Technologie ist damit nicht nur für mobile Endgeräte, sondern auch für Netzwerk-Produkte wie Router oder Switches geeignet.

Intel hat dazu dem XScale die so genannte "Dynamic Voltage Management"-Technologie verpasst. Das Spannungsmanagement erlaubt es, Taktfrequenz und Spannung dynamisch der notwendigen Leistung anzupassen. Mit einer Taktrate von 1 GHz und einer Betriebsspannung von 1,8 Volt schafft XScale bei einem Verbrauch von nur 1,6 Watt 1500 MIPS (Zum Vergleich: Ein 1 GHz Pentium III macht etwa 3200 MIPS und verbrät dabei rund 40 Watt). Werden beispielsweise im PDA nur 200 MIPS benötigt, verbraucht XScale bei einer Betriebsspannung von 0,7 Volt nur noch 50 Milliwatt.

Der Core von XScale ist kompatibel zu ARM 5.0. Auf dieser Architektur basiert der aktuelle StrongARM-Prozessor, mit dem beispielsweise Compaqs Windows-CE-PDA iPaq arbeitet. Der StrongARM läuft bisher nur mit 206 MHz und saugt in Verbindung mit allen anderen Komponenten im iPaq den Akku bei normalem Betrieb mit einer Belastung von etwa 300 Milliwatt in etwa zwölf Stunden leer.

Im Vergleich dazu sind die Werte von XScale mit der dabei erreichten Rechenleistung beeindruckend: Der derzeitige StrongARM verbraucht für knapp 400 MIPS 1 Watt - XScale kann die dreifache Performance bei gleicher Leistungsaufnahme erzielen. Die weiteren Vergleiche sind dem folgenden Diagramm von Intel zu entnehmen.

In Handys oder anderen drahtlosen Systemen lässt sich der Leistungsbedarf der neuen CPUs laut Intel sogar auf 10 Milliwatt bei einer Rechenleistung von 60 MIPS drücken.

XScale - PDA-Prozessor der Zukunft?

Neben einem maximalen Takt von 1 GHz ermöglichen je 32 KByte Cache für Daten und Instruktionen die hohe Leistung der XScale-Architektur. Dazu kommt noch ein "Mini Data Cache" von 2 KByte, der beispielsweise beim Streaming von Audio und Video das gefürchtete Cache-Trashing des Daten-Cache durch sich ständig ändernde Inhalte verhindern soll. Damit soll XScale auch für rechenintensiven MPEG2-Datenströme gerüstet sein. Die Befehls-Pipeline des XScale besteht aus sieben Stufen, die Daten-Pipeline ist achtstufig.

Ein spezieller Chipsatz für XScale soll über eine Anbindung an den Core auch DSP-Funktionen ermöglichen. Damit könnte ein XScale-Prozessor beispielsweise in einem UMTS-Gerät einen Teil der Audio/Videoverarbeitung übernehmen. Da in diesem Fall weniger Spezial-Chips erforderlich sind, reduziert dies den Stromverbrauch des gesamten Geräts. Bis Jahresende will Intel die ersten Chips ausliefern.

Das Leistungs-Stromspar-Verhältnis des XScale-Prozessors im Vergleich zu den wichtigsten, derzeit in PDAs und Handhelds verwendeten CPUs zeigt die folgende Tabelle. Die Angaben in der letzten Spalte beziehen sich auf den maximalen Verbrauch.

Da laut Intel Betriebssysteme wie Windows CE 3.0 und Psion EPOC XScale unterstützen, lässt die neue Mikroarchitektur auf leistungsfähige Multimedia-PDAs mit Taktraten bis zu 1 GHz hoffen. Dass Compaq einen neuen iPaq mit XScale baut, gilt als wahrscheinlich, wurde aber noch nicht offiziell bestätigt.

SRAM im Display

Die erweiterten Funktionen der PDAs stellen auch an die Displays höhere Anforderungen. Dies betrifft die Auflösung, die Farbtiefe, Stromverbrauch sowie die Geschwindigkeit (Response Time). Letztere entscheidet darüber, ob ein Bildschirm bewegte Bilder oder Animationen darstellen kann. Bei DSTN-Displays ist dies wegen einer Response Time von etwa 150-200 ms so gut wie unmöglich. TFT-Displays, wie sie in heutigen Notebooks zu finden sind, hingegen eignen sich mit einer Response Time ab etwa 20 ms gut für die Wiedergabe von Videos, zumal sie auch mit einem besseren Kontrastwert aufwarten.

Gegenwärtig haben noch nicht alle Hersteller Geräte mit Farbdisplays im Angebot. Die Psion Handhelds beispielsweise besitzen monochrome Displays mit nur 16 Graustufen, die zudem langsam sind. Der Palm IIIc wiederum verfügt über einen Aktiv-Matrix-Bildschirm, der auf der TFT-Technologie basiert und 256 Farben darstellen kann. Der HP Jornada 545 stellt auf seinem LC-Display 4096 Farben dar (12-Bit-Farbtiefe), der Cassiopeia E-115G schafft wie der neue Visor Prisma 65.536 Farben (16-Bit-Farbtiefe). Die höhere Darstellungsqualität geht jedoch auf Kosten der Akkulaufzeit.

Eine interessante Alternative könnte hier ein von Toshiba entwickeltes Strom sparendes LC-Display sein, das die Betriebszeit von Mobiltelefonen um 23 Prozent steigern soll. Langfristig zielt das Unternehmen mit dieser Technik auf alle Arten und Größen von Bildschirmen ab. Das Besondere: Jedes rote, grüne und blaue Pixel des Displays enthält eine SRAM-Speicherzelle.

Mit den in das LC-Display integrierten SRAM-Zellen kann jedes RGB-Pixel ein Bit speichern. Damit greift das Display nicht auf andere Stromkreise des Mobiltelefons zu, wenn die Benutzer E-Mails lesen oder statische Fotos mit acht Farben betrachten. Mit Hilfe der SRAM-Zellen verringert sich laut Toshiba der Stromverbrauch des LC-Displays im Stand-by-Modus um etwa 50 Prozent auf unter 1,4 Milliwatt.

Damit soll sich die maximale Gesamt-Laufzeit von Mobiltelefonen von 350 auf 430 Stunden erhöhen. Diese Rechnung von Toshiba basiert auf einer typischen Akku-Spezifikation für Handys von 3,3 Volt Spannung und 650 Milliampere-Stunden Kapazität. Zunächst soll die neue SRAM-Technologie für Handydisplays mit einer Bildschirmdiagonale von 5,3 Zentimeter und einer Auflösung von 144x176 Pixeln eingesetzt werden. Langfristig ist aber auch der Einsatz in PDA-Displays denkbar.

Bildschirmtechnologie Digital Paper

Eine weitere Möglichkeit für PDAs sind Bildschirme, die mit der so genannten Digital-Paper-Technologie arbeiten. Diese basiert auf mikromechanischen Prozessen und liefert eine Auflösung von bis zu 1000 dpi. Die Iridigm Display Corporation hat hierzu bereits Bildschirm-Prototypen entwickelt.

Grundlage der neuen Technologie ist eine auf Reflexion und Interferenz basierende Lichtmodulation. Ein vergleichbarer Effekt ist in der Natur bei manchen Schmetterlingsarten zu sehen, deren Flügel durch die Reflexion von Licht blau schillernde Farben erzeugen. Die Flügel bestehen dabei aus mehreren Schichten, deren Abstände in der Größenordnung der Wellenlänge der reflektierten Lichtanteile liegen. Je nach Abstand wird dabei eine Interferenz zwischen den Lichtstrahlen erzeugt, die helle und farbenfrohe Reflexionen zur Folge haben. Iridigm weist auf seiner Webseite auf dieses Vorbild aus der Natur hin.

Bei den neuen Prototypen des Herstellers sind die beiden reflektierenden Schichten eine leitende Membran und ein dünner Film. Diese Schichtpaare sind mehrfach aufgebracht. Durch elektrostatisches Aufladen der Membran verringert sich dabei der Abstand zur anderen Schicht, die das auftreffende Licht entsprechend reflektiert. "Diese Technik unterstützt sowohl Schwarz-Weiß- als auch Farb-Darstellung und kann eine Auflösung von bis zu 1000 dpi erreichen", erklärt Iridigm-Chef-Ingenieur Mark Miles. Ferner erreiche man dadurch starke Kontraste und geringeren Energieverbrauch.

Als Hauptanwendung der neuen, reflektierenden Displays sieht Miles portable elektronische Kleingeräte wie PDAs oder auch E-Books, da diese leistungsfähige und Strom sparende Bildschirme benötigen. Nach Angaben von Iridigm haben Palm und Handspring bereits Interesse an der neuen Technologie gezeigt.

Entwicklungen im Akku-Bereich

Um längere Laufzeiten für mobile Geräte zu erreichen, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder man senkt den Stromverbrauch von Komponenten wie Prozessor oder Display, oder man setzt bei der Stromversorgung selbst an. Das können neue Technologien wie eine Brennstoffzelle auf Methanolbasis sein, an der Forscher von Motorola fieberhaft arbeiten.

Derzeitige Pocket-PCs mit Windows CE bringen es mit ihren Lithium-Ionen-Akkus auf sechs bis acht Stunden. Diese Akkus haben eine weit höhere Speicherdichte als Nickel-basierende Akkus. Sie können bei gleichem Gewicht drei Mal mehr Energie speichern (Energiedichte: 120 Wh/kg). Li-Ionen-Akkus haben eine Zellenspannung von 3,6 bis 3,8 Volt und lassen sich jederzeit wieder aufladen, insgesamt etwa 1000 Mal.

Die jüngste Entwicklung im Akku-Sektor ist der Lithium-Polymer-Akku, dessen Energiedichte mit etwa 150 Wh/kg um über 20 Prozent höher liegt als die des Li-Ionen-Akkus (Zum Vergleich: Klassische Blei-Batterien haben eine Energiedichte von etwa 35 Wh/kg). Der Kern der Lithium-Polymer-Akkus ist nicht flüssig, sondern besteht aus einem kunststoffähnlichen Gel. Daher benötigen Lithium-Polymer-Akkus kein Metallgehäuse, sondern sind auch in wesentlich leichtere Folien aus Kunststoff zu integrieren. Die Akkus werden damit bei gleicher Kapazität auch deutlich kleiner und machen wegen ihrer Flexibilität neue Geräte-Designs möglich. Sie haben im Vergleich zu den Li-Ionen-Akkus mit 4,2 Volt auch eine höhere Zellenspannung.

Den Durchbruch hin zu längeren Laufzeiten mobiler Geräte könnten in naher Zukunft Mini-Brennstoffzellen lösen. Diese wandeln die chemische Energie einer Verbrennung direkt in elektrische Energie um, ohne über den Umweg Wärme auszuweichen. Als Brennstoff kann hier unter anderem Wasserstoff oder Methanol dienen. Forscher von Motorola haben bereits eine nur fünfmarkstückgroße Brennstoffzelle auf Methanolbasis vorgestellt, die in etwa fünf Jahren marktreif sein soll. Die Stromquelle soll zehn Mal so viel Energie liefern wie eine wieder aufladbare Batterie gleicher Größe.

Speicher - Qual der Wahl

Maßgeblich für den praktischen Einsatz von PDAs und Handhelds sind in Zukunft nicht nur leistungsfähige und Strom sparende Prozessoren oder Displays, sondern auch die Speichermedien. Mit dem Download von MP3-Files oder E-Book-Texten steigt der Umfang von übertragenen und zu speichernden Daten an. Auf 64 MByte Speicher findet zum Beispiel etwa eine Stunde MP3-Musik (bei 128 KBit/s) Platz. Der Markt der mobilen Speicherlösungen wird derzeit von Flash-Speichern dominiert. Dazu gehören die am weitesten verbreiteten CompactFlash- und SmartMedia-Karten, der Memory Stick von Sony, das IBM Microdrive und Multimedia Cards. Eine andere Technologie steckt hinter dem Clik!-Drive von Iomega. Näheres über die Stärken und Schwächen der einzelnen Konzepte lesen Sie im tecChannel-Report Mobile Speichermedien.

Auf dem PDA-Markt hat der Anwender hier die Qual der Wahl zwischen bald vier zueinander inkompatiblen Slots für Speichererweiterungen: CompactFlash-Karten bei den PocketPCs von Casio, Compaq und Hewlett-Packard, das Eigenformat Springboard für Flash-Karten beim Visor von Handspring, den Memory Stick im kürzlich vorgestellten Sony-PDA mit Palm OS sowie ab 2001 den neuen Secure Digital (SD) Slot für SD-Karten in den Geräten von Marktführer Palm.

Die Secure-Digital-Speicherkarte ist eine Entwicklung von Matsushita, Toshiba und SanDisk. Die mit Maßen von 24x32x2,1 Millimeter etwa briefmarkengroßen Karten sind derzeit mit einer Kapazität von 32 und 64 MByte erhältlich. Ab der ersten Hälfte des nächsten Jahres soll das Fassungsvermögen des Speichermediums auf 256 MByte ansteigen.

Das SD-Konsortium hebt insbesondere die Sicherheit der Karten hervor. Der Kopierschutz entspricht demnach den Richtlinien der Secure Digital Music Initiative (SDMI). Die SDMI ist ein Industrieforum, das Spezifikationen für den Kopierschutz festlegt, um Inkompatibilitäten zwischen den verschiedenen Kopierschutz-Techniken der Hersteller möglichst zu vermeiden.

Speicher - Entscheidung trifft der Markt

Palms Entscheidung für den Secure Digital Slot und gegen bereits existierende Erweiterungsmöglichkeiten anderer Palm-OS-PDAs macht das Slot-Chaos bei den Organizern perfekt. Aus der Sicht des Anwenders wäre es sinnvoller gewesen, wenn sich die Hersteller von Palm-OS-PDAs auf einen gemeinsamen Standard geeinigt hätten.

Bei den Windows CE Pocket PCs zumindest ist dies der Fall. Unabhängig von Herstellern wie Compaq, Casio und HP passen CompactFlash-Karten in die Windows CE-PDAs. Bei diesen Karten ist die Steuerelektronik direkt in das Speichermedium eingebaut. Auf diese Weise passen Speicher und Controller immer zusammen. Daher sind auch neu produzierte Speicherkarten mit größeren Kapazitäten problemlos in den PDAs einzusetzen. Preiswert sind CompactFlash-Karten allerdings nicht: Ein 16-MByte-Medium kostet etwa 125 Mark, für 64 MByte muss der Anwender etwa 390 Mark berappen.

Eine mögliche Alternative für den Compaq iPaq H3630 stellt auch das Clik!-Drive von Iomega dar. Die Kapazität des Mediums ist allerdings auf 40 MByte beschränkt. Näheres über Vor- und Nachteile lesen Sie hier.

Günstiger als CompactFlash-Karten sind die Memory Sticks von Sony, die der Konzern in den hauseigenen Palm-OS-PDA einbaut, der noch in diesem Jahr auf den Markt kommen soll. Sony will den PDA mit 128 MByte Speicher bringen. Bisher sind die Memory Sticks im Format eines Kaugummistreifens nur in einer Kapazität von 8, 16, 32 und 64 MByte erhältlich. 32 MByte kosten etwa 200 Mark, 64 MByte etwa 300 Mark.

Für den Springboard-Slot des Visors von Handspring gibt es derzeit nur ein 172 Mark teueres 8 MByte Flash-Speichermodul. Anfang nächsten Jahres bringt Palm erste Geräte mit dem Secure Digital Slot auf den Markt. Pro MByte kosten Speicherkarten dieses Mediums etwa 6,50 Mark; sie liegen damit in einer ähnlichen Kategorie wie die Memory Sticks von Sony.

Welches Speichermedium sich auf dem PDA-Markt letztendlich durchsetzen wird, ist unter anderem abhängig von der Entscheidung der Verbraucher für ein bestimmtes Betriebssystem. Vom Slot-Chaos bei den Geräten der Palm-OS-Plattform könnten jedoch langfristig die Windows-CE-Geräte profitieren, die allesamt auf CompactFlash-Karten setzen.

Ausblick

Der PDA der Zukunft wird zur eierlegenden Wollmilchsau: Telefonie, Internet-Anbindung, Spracherkennung, MP3-Wiedergabe und das Abspielen von Videofilmen werden die derzeit noch dominierenden PIM-Funktionen in den Hintergrund drängen. Dafür ist eine leistungsfähige Hardware Voraussetzung, die in puncto Rechenleistung schon bald der eines heutigen Standard-PCs mit Pentium III- oder Athlon-Prozessor entspricht. Um die angekündigten Features auch nutzen zu können, werden UMTS, Bluetooth, Infrarot und USB zur Standard-Ausstattung gehören.

Doch rechenintensive Anwendungen wie das Abspielen von Videos fressen Strom und erfordern ein gutes Display. Sollen Videos dann sogar live über Funk als Stream empfangen werden und die Steuerung des PDAs sogar über Spracheingaben erfolgen, geht bei heutigen Technologien der Saft binnen weniger Minuten zu Neige. Für die PDA-Hersteller gibt es daher hinsichtlich der Hardware noch einiges zu tun. Es gilt der Grundsatz: größtmögliche Leistung bei geringst möglichem Stromverbrauch.

Als wichtigste Komponente bietet sich der von Intel angekündigte StrongARM-Nachfolger XScale an. Die CPU verspricht Taktfrequenzen von bis zu 1 GHz und einen geringen Stromverbrauch. Schnittstellen-Controller sind nicht nur auf Grund auftretender Verlustleistungen, sondern auch bezüglich des Platzbedarfs in möglichst wenigen Bauteilen zu realisieren. Doch von einer Dual- oder gar Singlechip-Lösung, die Grafik, UMTS, Bluetooth und Co. miteinander vereint, ist man noch weit entfernt.

Im Bereich der Display-Technologien kommt man wohl auch langfristig nicht um TFT-Displays herum. Videos beispielsweise erfordern viele Farben, schnelle Schaltzeiten und ein gutes Kontrastverhältnis. Neue Technologien wie die Digital-Paper-Technik gelten zwar als sparsam, können den oben genannten Punkten aber nicht unbedingt Rechnung tragen. Strom lässt sich bei TFT-Displays eventuell durch die SRAM-Technologie von Toshiba sparen; dies aber auch nur bei statischen Anwendungen.

Bezüglich der Energie-Spender kommen schon die Geräte der nächsten Generation nicht mehr an Lithium-Polymer-Akkus vorbei. Die rund 20 Prozent höhere Energiedichte gegenüber Li-Ionen-Akkus kann zumindest teilweise dem Energiehunger von Prozessoren und Displays entgegenwirken. Auf lange Sicht werden aber erst Brennstoffzellen eine wirklich unabhängige mobile Kommunikation ermöglichen. (jma)