- Evertop は、IBM XT を 80186 プロセッサと 1MB RAM 構成でエミュレートする携帯型 PC で、DOS、Minix、一部の1980年代OS、さらに Windows 3.0 まで動作する
- 低消費電力の ESP32 マイクロコントローラ、5.83インチ 648x480 の E-ink ディスプレイ、10,000mAh バッテリー2本、強力な省電力設計を組み合わせ、1回の充電で数百〜数千時間の利用を目指している
- 内蔵キーボード、PS/2 キーボード・マウス、CGA/Hercules/MCGA グラフィックス、一部の EGA/VGA、PC speaker・Adlib・Covox・Disney Sound Source オーディオ、RS232、USB フラッシュドライブ、Ethernet、Wi-Fi、LoRA など、周辺機器が幅広く搭載されている
- 電源は着脱式ソーラーパネル、2.5~20V DC 入力、micro USB で供給・充電でき、6V 6W のソーラーパネルは実測で最大 700mA、曇天時でも 70~100mA 程度を示した
- Evertop Min は、キーボード、可変電圧充電、ソーラーパネル、RJ45 Ethernet、DB9 serial、LoRA、電圧計、バッテリー容量の半分を省いた、重量・材料・部品・組み立てコストを抑えた 最小構成版
Evertop の基本構造
- Evertop は 超低消費電力・長時間バッテリー・ソーラーPC を掲げる携帯型コンピュータ
- IBM XT をエミュレートし、構成は 80186 プロセッサと 1MB RAM
- 実行可能なソフトウェアの範囲は以下のとおり
- DOS
- Minix
- 一部の1980年代OS
- Windows 3.0 まで
- 互換性の範囲は、1980年代から1990年代初頭にかけてのほぼすべての IBM PC/XT 互換 DOS ソフトウェア
電力設計とバッテリー寿命
- 長時間動作の中核となる構成は、低消費電力マイクロコントローラ、消費電力の低い E-ink ディスプレイ、10,000mAh バッテリー2本、強力な省電力対策
- 省電力モードでは待機状態ではなく、継続的な対話型利用 を基準に、短くても 200 時間、通常は 500 時間、場合によってはそれ以上動作できる
- 標準のソーラーパネルを併用すれば、オフグリッド環境でもバッテリー寿命をあまり気にせず使えるよう設計されている
- 今後は既存のネイティブなテキストエディタ・ワープロ・電子書籍リーダーを移植する計画がある
- これらのアプリでは、1回の充電で 1000 時間以上の利用を見込んでいる
- 電子書籍リーダーアプリでは 5000~10000 時間の利用可能性も期待している
- Evertop は、ユーザー開始または自動の ディスク休止 をサポートする
- IO 制御のデュアル MOSFET 回路により、アイドル時には電源を完全に遮断できる
- 再び電源を入れると、前回の位置から再開できる
- 内部周辺機器は前面パネルの物理スイッチで、使わないときにオフにでき、不要な電力消費を減らせる
充電方式とソーラー性能
- 電源供給と充電方式は3種類
- 内蔵着脱式ソーラーパネル
- 内部 buck/boost 回路を通じた 2.5~20V DC 入力
- micro USB コネクタ
- 3つの電源は同時に充電ソースとして利用でき、使用中でもすべての方式で充電できる
- バッテリー残量と充電電圧を簡単に確認できるよう、内蔵電圧計 が搭載されている
- ソーラーパネルの定格は 6V、6W
- 理論上、十分な日照下では 1A を出力できる
- 実際に確認した最大値は 700mA
- この程度でも日照1時間あたり 10~50 時間分の連続利用電力を供給できる
- 非常に曇った日でも 70~100mA を得られ、充電1時間あたり 1~5 時間の利用が可能
内蔵周辺機器と入出力
- Evertop には内蔵キーボードと外部 PS/2 キーボード・マウスポート がある
- グラフィックス対応範囲は以下のとおり
- CGA
- Hercules
- MCGA
- 一部の EGA
- 一部の VGA
- オーディオ出力は PC speaker、Adlib、Covox、Disney Sound Source をサポートする
- 内蔵スピーカーがある
- ヘッドホンジャックと音量調整ホイールがある
- 通信・入出力ポートには以下が含まれる
- DB9 RS232 serial ポート 1基
- TTL serial ポート 1基
- dual keyboard and mouse PS/2 ポート
- USB フラッシュドライブポート
- RJ45 Ethernet ポート
- Wi-Fi
- LoRA radio
- LoRA リアルタイムチャットクライアントは QBASIC で約15分で作成された
- Bluetooth ハードウェアは搭載されているが、まだ機能としては実装されていない
- 計画中の候補は BT キーボード・マウス、Bluetooth serial、Bluetooth IP、Bluetooth audio、Bluetooth ファイル転送
- 内蔵キーボードは短いテザーで簡単に取り外せる
- 本体を立てて置き、キーボードを平らな場所に置ける
- PS/2 ポートに別のキーボードをつないでフルサイズキーボードを使うこともできる
ストレージとエミュレーションシステム構成
- フロッピーとハードディスクのイメージは SD カード に保存する
- 使用中のカードは 256GB SD カード
- より大きいカードでも動作する可能性はあるが、未検証
- ハードディスクイメージはそれぞれ最大 4GB まで可能
- 1つのエミュレーションシステムでは、フロッピー2枚とハードディスク2台をマウントできる
- 複数のエミュレーションシステムを設定し、起動時に選択できる
実装技術
- 内部駆動は Espressif ESP32 マイクロコントローラ が担う
- ディスプレイは good-display.com の 5.83インチ 648x480 の “fast refresh” モデル
- ソフトウェア基盤は Fabrizio Di Vittorio の FabGL ライブラリ向け PCEmulator デモ から始まった
- 約2年にわたる追加、削除、変更、修正、実験を経て現在の形になった
- 外装は 3D プリントしたマット仕上げの PETG プラスチック
Evertop Min
- Evertop Min は元の Evertop の最小構成版
- 重量、材料、部品、組み立てコストを減らすために省かれた要素は以下のとおり
- 内蔵キーボード
- 可変電圧充電
- ソーラーパネル
- RJ45 Ethernet
- DB9 serial ポート
- LoRA radio
- 電圧計
- バッテリー容量の半分
- 維持される要素は以下のとおり
- 同じ E-ink ディスプレイ
- dual keyboard/mouse PS/2 ポート
- 内蔵スピーカー
- ヘッドホンジャック
- 音量調整ホイール
- USB フラッシュドライブポート
- Wi-Fi ネットワーキング
- Bluetooth
- TTL serial ポート
- SD カードスロット
- micro USB 充電ポート
- より大きい Evertop と同じファームウェアを実行する
- ユーザーが PS/2 キーボードと外部ソーラーパネルを追加すれば、より軽量で小型のオフグリッド長時間コンピューティング構成が可能になる
デモと実行例
- サンプル動画には、QBASIC の “hello world”、Space Quest 3 の Adlib サウンド、Windows Minesweeper、Adlib Jukebox、USB フラッシュドライブの利用、ネットワーキング、Web ブラウジング、休止と再開、ソーラーパネルの着脱などが含まれる
- 一部の動画が Firefox で再生できない場合は Chrome の使用を推奨
- 高解像度のフル動画は YouTube playlist で視聴できる
- サンプル画像には Doom、Monkey Island、Space Quest、Wolfenstein 3D、Prince of Persia、SimCity、King’s Quest、Word for Windows、Excel、WordStar 7、MS Works、ネットワーキング、Minix と C コンパイラ、外部ポートと内部アクセス写真が含まれる
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
実際には100時間というのも控えめな見積もり。省電力モードを使わなくても、1回の充電で少なくとも200時間は継続してアクティブに使えるし、省電力モードを使えば500時間以上も簡単にいける
すばらしい。ディスプレイがどれくらい長持ちするのか気になる。自分もここまで印象的ではないが電子ペーパーのダッシュボードをいじったことがあり、Waveshareのディスプレイは最大100万回のリフレッシュとうたわれている。ここで使われているディスプレイのほうが良さそう
私が作ったささやかな電子ペーパープロジェクト:
https://www.asciimx.com/projects/e-reader/
https://www.asciimx.com/projects/etlas/
同じ画面を2年少しの間、1日平均1〜2時間ほど使ってきましたが、新しい画面と比べても文字やグラフィックの鮮明さの差はほとんどないか、ごくわずかに見える程度です
こういうデバイスが毎日かなり酷使されるとは思えないので、数年にわたって時々取り出して使えると期待するのは妥当に見える
ここには、まだ空いているデバイスのカテゴリがあると思う。消費電力は低いが恒久的に使えて、基本機能を備えたデバイスだ。時間がたって超低消費電力ハードウェアがますます有能になれば、ノートPCのようなデバイスを置き換えられるかもしれない
ハードウェアは長い間、十分に有能で耐久性もかなり高い。しかし、10年前のサポートされていないソフトウェアを受け入れるにはかなり特殊なユーザー層が必要で、IBM XTレベルのソフトウェアならなおさらだ
こうしたデバイスは数が非常に少ないので、セキュリティは大きく考慮されない。インターネットに接続されたAmigaに侵入しようとするのは、いたずら好きな友人くらいだろう。しかし恒久利用のデバイスが実質的な仕事、特に少しでもお金に関わる仕事に使われるなら、はるかに最新の状態である必要がある
メール作成、軽いコーディングやブラウジング、ほかの機器へのSSH接続ができて、50時間のバッテリーを提供する超薄型・超軽量ノートPCはどこにあるのだろう
私はBoox Palma 2をスタンドに載せ、Thinkpad Keyboard 2をつないで似たように使っている。バッテリーは100時間ではないかもしれないが、かなり長持ちする
これはエミュレーションで動いているけれど、ハードウェアがオリジナルとゲート精度で一致しつつ、現代のCMOSプロセスに縮小されていたら、もっと大きな省電力になったのか気になる。1桁倍ではなく、1段階スケールが違うくらいもあり得たのではと思う
キーボードにWindowsキーがあるのが面白い。元はどのノートPCから来たものなのか、知っている人がいるのか気になる。ポインティングスティックがないのでThinkPadではなく、初期のDellに似たような変な配列があった記憶がある。キーがアイソレーション型でないのを見ると、確実に古いものだ。Home/Endの位置と右Shiftキーを除けば、最近のノートPCキーボードの大半より良さそうに見える。Insert/Delete/Home/EndがFnとの組み合わせではなく、方向キーもフルサイズだ
普通は白背景に黒文字のほうがその逆よりずっと見栄えがいいのですが、プログラムによってはデフォルトが逆なので、素早く戻せると便利です。スペースバー右側の「menu」キーは画面の高速リフレッシュに使います。黒いピクセルを描き直して完全に黒く見えるようにする機能なので、たまに薄く見えるときにすぐ解決できます。長押しすると全体が黒くなってから画像を復元する長いリフレッシュを行い、約1秒かかります。黒は完全に黒く、白は完全に白くします。どちらも頻繁に使う必要はなく、2〜3時間に1回くらい必要になる場面があります
キーボードはノートPCの部品ではなく、独立型のPS/2キーボードです。元のケースから取り出して、このコンピューター用の3Dプリントケースに入れました。https://item.taobao.com/item.htm?id=561534245819&skuId=52612...で入手し、「KJW240/10寸PS/2圆口（线长140cm」オプションです。元のケーブルが長すぎたので約35cmに切り、PH2.0プラグを圧着して内部でメインボードに挿しました。中国国外で買えるかは分かりませんが、AliExpressにもあるかもしれません
これを選ぶ前に、いくつものキーボードを試しました。条件はかなり厳しかったです。Windowsキーとmenuキーがあり、左右両方のShiftがあり、DeleteとBackspaceの両方が必要で、Print Screen、Scroll Lock、Num Lock、Num Lockで有効にするテンキー、Pause/Break、Insertキーが必要でした。最近のミニキーボードでこれを全部備えたものは多くありません。このコンピューターに収まるほど小さく、かつ自然にタイピングできる程度には大きい必要があり、消費電力も低くなければなりませんでした。このキーボードは6〜7mAほど消費します。試した多くのキーボードは30〜40mAを消費し、CPU自体より大きかったです
一番気に入らないのは、Homeキーが引用符キーとEnterの間にあり、上矢印キーが右Shiftの位置あたりにある点です。本当に残念な設計です。それでも多くのキーボードよりはましで、数日タイピングしたらかなり慣れることができました。いずれは自作キーボードを作って置き換えるつもりです。キー入力の合間はプロセッサーがスリープして平均1mA未満になり、標準的なキー配列のキーボードにしたいです
本体右側に好きなPS/2キーボードを挿すこともできるので、Windowsキーとmenuキーのない古いキーボードを挿す場合も考慮する必要がありました。その場合はF11がWindowsキーの代わり、F12がmenuキーの代わりになります。この2つのキーは多くの古いキーボードにはなく、DOS時代のソフトウェアでも使われていなかったためです
お金は持っていっていい。本当に、これは長い間欲しかったまさにそういう物で、自分で作る時間もリソースもない
みんな低消費電力のレトロコンピューティングを望んでいますが、使用時には妥当な遅延も期待しています。すべての部屋でWi-Fiがよく入り、悪くない電子インクが車の半額レベルではなく、Web閲覧（HTTPS）もできてほしいのです。まだそこまでは来ていません
誰かが現代生活におけるこうした「要件」をすべて備えた完成度の高い製品を作れば、とてつもなく成功する製品になると思います
厳密に言えばXTクローンではありません。XTは8088 CPU、CGA/Herculesディスプレイアダプター、640KB RAM、PCスピーカーを備えていました。これは80186と1MB RAMにMCGA（VGA）、Adlibエミュレーションまであります。XTより上です
V20、V30、80186プロセッサーを使ったXTクローンもありました。なのでこの伝統的な意味では、この機器もXTで動くすべてのソフトウェアを実行でき、追加機能も多いのでXTクローンです。逆にATで動くすべてのソフトウェアを実行できるわけではないので、ATクローンとは呼べません
高校のときXTを持っていて、2400ボーでBBSに接続し、緑色のモノクロ画面に文字が1つずつ点灯していくのを見ていました。本当に格好よかったです
遅い画面への期待値も、ある程度そういうふうに合わせてくれます
HP Palmtop系のIBM PC互換クローンも、単3電池2本で非常に長いバッテリー駆動時間を実現していました:
https://www.pcmag.com/news/the-golden-age-of-hp-palmtop-pcs
太陽光電源の話とは少しずれますが、Intel Claremontという太陽光駆動CPUはどうなったのか気になります。プロジェクトがどこまで進んだのか、それとも技術デモだけで終わったのか分かりません
Boox Max Lumiを毎日サブディスプレイとして使い、Emacsで作業している。電子インクはテキストやターミナル用途には素晴らしく、たまにマウス操作が必要なときだけ問題になる。私が挙げた用途で使う分には、実際にはほとんど起きないことだ
本当に欲しいのは、CPUとメモリ性能がまったくないレベルではない低消費電力のLinuxノートPCだ。簡単なプログラムを書ければ十分。性能が多少低くてもよく、CPUを多く使う作業はSSHで処理すればよい
自分のニーズに合いそうなデバイスをいくつも見てきたが、長いこと眺めた末に結局購入しなかった。あまりに閉じたエコシステムに見えたり、デバイス上でプログラミングはできても自分のブログ記事をEmacsで書くには向いていなさそうだったり、あまりに低性能で、すでに使っているツールの99%が動かなさそうだったからだ
こういう方面を自分でハックできる電子工学の知識や自信があればいいのにと思う。十分可能に見える。たとえば https://www.waveshare.com/product/displays/e-paper/epaper-1/... のようなものを見ていたのだが、ほかの選択肢と合うか確信がなくても、買って試してみるくらいには安い
最近は、省電力を目指して作られたAndroidデバイスで、やりたいことの大半は動かせるはずだと感じている。設計上、バッテリーもかなり長持ちするはずだ。トラックパッド、キーボード、電子インクディスプレイを付ければ、私が望む完璧なデバイスになる。世界で最も薄いデバイスである必要はなく、交換式バッテリーや、単にバッテリーを大量に積む方式に、携帯用ソーラー充電器まであれば驚くほどよさそうだ
かなり格好いい。電子インク方面を見る前に私が考えていた理想的な構成は、Linuxベースのネットブックと、重い計算を強力なサーバーに任せるためのたまのインターネット接続だった。こういう構成も似たような形で使えそうだ