Evertop - Bản clone IBM XT dùng E-ink với thời lượng pin hơn 100 giờ
(github.com/ericjenott)- Evertop là một PC di động mô phỏng IBM XT với cấu hình bộ xử lý 80186 và RAM 1MB, chạy được DOS, Minix, một số hệ điều hành thập niên 1980 và tới Windows 3.0
- Kết hợp vi điều khiển ESP32 tiêu thụ điện thấp, màn hình E-ink 5,83 inch 648x480, 2 viên pin 10.000mAh và thiết kế tiết kiệm điện mạnh, máy hướng tới thời gian sử dụng hàng trăm đến hàng nghìn giờ sau một lần sạc
- Tích hợp rộng rãi thiết bị ngoại vi như bàn phím tích hợp, bàn phím/chuột PS/2, đồ họa CGA/Hercules/MCGA, một phần EGA/VGA, âm thanh PC speaker/Adlib/Covox/Disney Sound Source, RS232, ổ USB flash, Ethernet, Wi-Fi, LoRA, v.v.
- Nguồn có thể được cấp và sạc qua tấm pin mặt trời tháo rời, đầu vào DC 2,5~20V, micro USB; tấm pin mặt trời 6V 6W trong đo đạc thực tế cho dòng tối đa 700mA, và 70~100mA vào ngày nhiều mây
- Evertop Min là phiên bản tối giản loại bỏ bàn phím, sạc điện áp biến thiên, tấm pin mặt trời, RJ45 Ethernet, DB9 serial, LoRA, vôn kế và một nửa dung lượng pin để giảm trọng lượng, vật liệu, linh kiện và chi phí lắp ráp
Cấu trúc cơ bản của Evertop
- Evertop là máy tính di động được định vị là PC năng lượng mặt trời siêu tiết kiệm điện, pin dùng lâu
- Máy mô phỏng IBM XT, với cấu hình gồm bộ xử lý 80186 và RAM 1MB
- Phạm vi phần mềm có thể chạy gồm:
- DOS
- Minix
- Một số hệ điều hành thập niên 1980
- Tới Windows 3.0
- Phạm vi tương thích là gần như toàn bộ phần mềm DOS tương thích IBM PC/XT từ thập niên 1980 và đầu thập niên 1990
Thiết kế điện năng và thời lượng pin
- Các thành phần cốt lõi để hoạt động lâu dài gồm vi điều khiển tiêu thụ điện thấp, màn hình E-ink tiêu thụ ít điện, 2 viên pin 10.000mAh và các biện pháp tiết kiệm điện mạnh
- Ở chế độ tiết kiệm điện, không phải trạng thái chờ mà là dựa trên sử dụng tương tác liên tục, máy có thể hoạt động tối thiểu khoảng 200 giờ, thường là 500 giờ hoặc trong một số trường hợp còn lâu hơn
- Khi dùng cùng tấm pin mặt trời mặc định, máy được thiết kế để có thể sử dụng trong môi trường off-grid mà không phải quá bận tâm tới thời lượng pin
- Trong tương lai, có kế hoạch port trình soạn thảo văn bản, trình xử lý văn bản và trình đọc ebook native đã từng được tạo
- Với các ứng dụng đó, kỳ vọng dùng hơn 1000 giờ sau một lần sạc
- Với ứng dụng đọc ebook, cũng kỳ vọng khả năng dùng 5000~10000 giờ
- Evertop hỗ trợ ngủ đông ra đĩa do người dùng khởi động hoặc tự động
- Nhờ mạch MOSFET kép điều khiển IO, có thể cắt hoàn toàn nguồn khi nhàn rỗi
- Khi bật lại, có thể tiếp tục từ vị trí trước đó
- Các thiết bị ngoại vi bên trong có thể tắt bằng công tắc vật lý ở mặt trước khi không sử dụng, giúp giảm tiêu thụ điện không cần thiết
Cách sạc và hiệu năng năng lượng mặt trời
- Có 3 cách cấp nguồn và sạc:
- Tấm pin mặt trời tích hợp có thể tháo rời
- Đầu vào DC 2,5~20V thông qua mạch buck/boost bên trong
- Cổng micro USB
- Cả ba nguồn có thể được dùng đồng thời làm nguồn sạc, và máy có thể được sạc bằng mọi cách khi đang sử dụng
- Có vôn kế tích hợp để dễ kiểm tra dung lượng pin còn lại và điện áp sạc
- Tấm pin mặt trời có định mức 6V, 6W
- Về lý thuyết có thể tạo 1A dưới ánh nắng đầy đủ
- Giá trị tối đa quan sát thực tế là 700mA
- Mức này cũng có thể cung cấp điện cho 10~50 giờ sử dụng liên tục với mỗi 1 giờ nắng
- Ngay cả vào ngày rất nhiều mây, vẫn thu được 70~100mA, cho phép sử dụng 1~5 giờ với mỗi 1 giờ sạc
Thiết bị ngoại vi tích hợp và nhập/xuất
- Evertop có bàn phím tích hợp và cổng bàn phím/chuột PS/2 bên ngoài
- Phạm vi hỗ trợ đồ họa gồm:
- CGA
- Hercules
- MCGA
- Một phần EGA
- Một phần VGA
- Đầu ra âm thanh hỗ trợ PC speaker, Adlib, Covox, Disney Sound Source
- Có loa tích hợp
- Có jack tai nghe và bánh xe chỉnh âm lượng
- Các cổng giao tiếp và nhập/xuất gồm:
- 1 cổng DB9 RS232 serial
- 1 cổng TTL serial
- Cổng PS/2 dual keyboard and mouse
- Cổng ổ USB flash
- Cổng RJ45 Ethernet
- Wi-Fi
- LoRA radio
- Client chat thời gian thực LoRA được viết bằng QBASIC trong khoảng 15 phút
- Phần cứng Bluetooth có sẵn nhưng chưa được triển khai thành tính năng
- Các ứng viên được lên kế hoạch gồm bàn phím/chuột BT, Bluetooth serial, Bluetooth IP, Bluetooth audio, truyền file qua Bluetooth
- Bàn phím tích hợp có thể tháo rời dễ dàng bằng một dây nối ngắn
- Có thể dựng thân máy lên và đặt bàn phím trên bề mặt phẳng
- Cũng có thể cắm bàn phím riêng vào cổng PS/2 để dùng bàn phím full-size
Lưu trữ và cấu hình hệ thống mô phỏng
- Ảnh đĩa floppy và ổ cứng được lưu trên thẻ SD
- Thẻ đang sử dụng là thẻ SD 256GB
- Thẻ lớn hơn cũng có thể hoạt động nhưng chưa được kiểm thử
- Mỗi ảnh ổ cứng có thể có dung lượng tối đa 4GB
- Một hệ thống mô phỏng có thể mount 2 floppy và 2 ổ cứng
- Có thể cấu hình tổng cộng tối đa 8GB cho mỗi hệ thống
- Có thể thiết lập nhiều hệ thống mô phỏng và chọn khi khởi động
- Cũng có thể giữ lựa chọn trước đó làm mặc định
Công nghệ triển khai
- Việc vận hành bên trong do vi điều khiển Espressif ESP32 đảm nhiệm
- Màn hình là mẫu “fast refresh” 5,83 inch 648x480 của good-display.com
- Không tiêu thụ điện khi không làm mới
- Nền tảng phần mềm bắt đầu từ demo PCEmulator cho thư viện FabGL của Fabrizio Di Vittorio
- Sau khoảng 2 năm thêm, bớt, thay đổi, sửa chữa và thử nghiệm, nó đã thành hình như hiện tại
- Vỏ ngoài là nhựa PETG mờ in 3D
Evertop Min
- Evertop Min là phiên bản tối giản của Evertop gốc
- Các yếu tố bị loại bỏ để giảm trọng lượng, vật liệu, linh kiện và chi phí lắp ráp gồm:
- Bàn phím tích hợp
- Sạc điện áp biến thiên
- Tấm pin mặt trời
- RJ45 Ethernet
- Cổng DB9 serial
- LoRA radio
- Vôn kế
- Một nửa dung lượng pin
- Các yếu tố được giữ lại gồm:
- Cùng màn hình E-ink
- Cổng dual keyboard/mouse PS/2
- Loa tích hợp
- Jack tai nghe
- Bánh xe chỉnh âm lượng
- Cổng ổ USB flash
- Kết nối mạng Wi-Fi
- Bluetooth
- Cổng TTL serial
- Khe thẻ SD
- Cổng sạc micro USB
- Chạy cùng firmware với Evertop lớn hơn
- Nếu người dùng thêm bàn phím PS/2 và tấm pin mặt trời ngoài, có thể tạo một cấu hình điện toán off-grid dùng lâu, nhẹ và nhỏ hơn
Demo và ví dụ chạy thử
- Video mẫu bao gồm QBASIC “hello world”, âm thanh Adlib của Space Quest 3, Windows Minesweeper, Adlib Jukebox, sử dụng ổ USB flash, kết nối mạng, duyệt web, ngủ đông và tiếp tục, tháo lắp tấm pin mặt trời, v.v.
- Nếu một số video không phát trong Firefox, nên dùng Chrome
- Video độ phân giải cao đầy đủ có thể xem trong YouTube playlist
- Ảnh mẫu bao gồm Doom, Monkey Island, Space Quest, Wolfenstein 3D, Prince of Persia, SimCity, King’s Quest, Word for Windows, Excel, WordStar 7, MS Works, kết nối mạng, Minix và trình biên dịch C, ảnh các cổng ngoài và truy cập bên trong
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Thực ra 100 giờ vẫn là đánh giá thấp. Ngay cả khi không dùng chế độ tiết kiệm điện, thiết bị vẫn có thể dùng chủ động liên tục ít nhất 200 giờ sau một lần sạc; nếu dùng chế độ tiết kiệm điện thì dễ dàng vượt quá 500 giờ.
Tuyệt. Tôi tò mò màn hình chịu được bao lâu. Tôi cũng từng mày mò với dashboard giấy điện tử, dù không ấn tượng đến mức này, và màn hình Waveshare được ghi là tối đa 1 triệu lần làm mới. Màn hình dùng ở đây trông có vẻ tốt hơn.
Những dự án giấy điện tử nhỏ của tôi:
https://www.asciimx.com/projects/e-reader/
https://www.asciimx.com/projects/etlas/
Tôi đã dùng cùng một màn hình này hơn 2 năm một chút, trung bình khoảng 1–2 giờ mỗi ngày, và khi so với màn hình mới thì độ sắc nét của chữ và đường nét đồ họa gần như không khác biệt, hoặc chỉ khác rất ít.
Có vẻ thiết bị kiểu này sẽ không bị dùng cực nặng hằng ngày, nên kỳ vọng có thể thỉnh thoảng lấy ra dùng trong vài năm là hợp lý.
Tôi nghĩ ở đây vẫn còn một hạng mục thiết bị đang bỏ trống: những thiết bị tiêu thụ ít điện nhưng có thể dùng gần như vĩnh viễn và có các chức năng cơ bản. Theo thời gian, khi phần cứng siêu tiết kiệm điện ngày càng mạnh hơn, chúng có thể thay thế các thiết bị như laptop.
Phần cứng vẫn đủ mạnh trong thời gian dài và cũng khá bền. Nhưng để chấp nhận dùng phần mềm 10 năm tuổi không còn được hỗ trợ thì cần một nhóm người dùng khá đặc thù; với phần mềm cấp IBM XT thì lại càng như vậy.
Những thiết bị kiểu này rất ít nên bảo mật không được cân nhắc nhiều. Người đột nhập vào một chiếc Amiga nối Internet có lẽ chỉ là một người bạn nghịch phá. Nhưng nếu thiết bị dùng lâu dài được dùng cho công việc thực sự, nhất là việc có liên quan dù chỉ chút ít đến tiền bạc, thì nó cần phải được cập nhật hơn nhiều.
Tôi tự hỏi chiếc laptop siêu mỏng, siêu nhẹ, có thể soạn email, code và duyệt web nhẹ, SSH vào thiết bị khác, đồng thời có pin 50 giờ, đang ở đâu.
Tôi đang dùng tương tự bằng cách đặt Boox Palma 2 lên chân đế và gắn Thinkpad Keyboard 2 vào. Pin có thể không tới 100 giờ, nhưng cũng khá lâu.
Cái này chạy bằng giả lập, nhưng tôi tự hỏi nếu phần cứng được thu nhỏ xuống quy trình CMOS hiện đại mà vẫn giữ độ chính xác ở mức cổng logic so với bản gốc thì mức tiết kiệm điện có lớn hơn không. Có lẽ không chỉ là hệ số một chữ số, mà thậm chí có thể đạt chênh lệch cả một bậc quy mô
Thú vị là bàn phím có phím Windows. Không biết có ai biết nó vốn lấy từ mẫu laptop nào không. Vì không có pointing stick nên chắc không phải ThinkPad; tôi nhớ một số Dell đời đầu cũng từng có bố cục kỳ lạ tương tự. Nhìn phím không phải dạng isolation/chiclet thì rõ là đồ khá cũ. Trừ vị trí Home/End và phím Shift phải, trông nó còn tốt hơn phần lớn bàn phím laptop hiện nay. Insert/Delete/Home/End không phải tổ hợp Fn, và phím mũi tên cũng full-size
Thông thường chữ đen trên nền trắng trông tốt hơn nhiều so với ngược lại, nhưng một số chương trình mặc định theo kiểu ngược lại, nên có thể đảo nhanh lại thì tiện. Phím "menu" bên phải phím cách dùng để làm mới nhanh màn hình. Nó vẽ lại các pixel đen để chúng trông đen hẳn, nên khi thỉnh thoảng màn hình bị nhạt thì có thể xử lý nhanh. Nhấn giữ sẽ thực hiện một lần làm mới dài: toàn màn hình chuyển đen rồi khôi phục ảnh, mất khoảng 1 giây. Màu đen sẽ đen hoàn toàn, màu trắng sẽ trắng hoàn toàn. Cả hai đều không cần dùng thường xuyên; khoảng hai, ba tiếng mới có lúc cần một lần
Bàn phím không phải linh kiện laptop mà là bàn phím PS/2 độc lập. Tôi tháo nó khỏi vỏ gốc rồi đặt vào vỏ in 3D cho chiếc máy này. Mua ở https://item.taobao.com/item.htm?id=561534245819&skuId=52612..., tùy chọn là "KJW240/10寸PS/2圆口（线长140cm". Cáp gốc quá dài nên tôi cắt còn khoảng 35 cm, bấm đầu PH2.0 để cắm nội bộ vào bo mạch chính. Tôi không biết có mua được ngoài Trung Quốc không, có thể trên AliExpress cũng có
Trước khi chọn cái này tôi đã thử nhiều bàn phím. Điều kiện khá khắt khe. Phải có phím Windows và menu, phải có cả Shift trái lẫn phải, cần cả Delete và Backspace, và phải có Print Screen, Scroll Lock, Num Lock, cụm phím số bật bằng Num Lock, Pause/Break, Insert. Không nhiều bàn phím mini hiện nay có đủ tất cả những thứ đó. Nó phải đủ nhỏ để lắp vào máy này nhưng cũng đủ lớn để gõ tự nhiên, và mức tiêu thụ điện phải thấp. Bàn phím này tiêu thụ khoảng 6–7 mA. Nhiều bàn phím tôi thử dùng 30–40 mA, còn cao hơn cả bản thân CPU
Điều tôi không thích nhất là phím Home nằm giữa dấu nháy và Enter, còn mũi tên lên ở gần vị trí của Shift phải. Thiết kế thật sự đáng tiếc. Dù vậy nó vẫn tốt hơn nhiều bàn phím khác, và sau vài ngày gõ thì cũng khá quen. Sau này tôi định tự làm bàn phím để thay. Tôi muốn làm một bàn phím mà bộ xử lý ngủ giữa các lần nhấn phím để mức tiêu thụ trung bình dưới 1 mA, và có bố cục phím tiêu chuẩn
Cũng có thể cắm bất kỳ bàn phím PS/2 nào mong muốn vào cạnh phải thiết bị, nên tôi phải tính đến trường hợp người dùng cắm bàn phím cũ không có phím Windows và menu. Khi đó F11 thay cho phím Windows, F12 thay cho phím menu. Hai phím này không có trên nhiều bàn phím cổ hơn và cũng không được phần mềm thời DOS sử dụng
Cứ lấy tiền của tôi. Thật đấy, đây đúng là thứ tôi đã muốn từ lâu, còn tôi thì không có thời gian hay tài nguyên để tự làm
Ai cũng muốn retro computing công suất thấp, nhưng khi dùng cũng kỳ vọng độ trễ hợp lý. Họ muốn Wi‑Fi hoạt động tốt trong mọi phòng, e-ink không quá tệ và không có giá bằng nửa chiếc xe hơi, lại còn duyệt web (HTTPS) được. Chúng ta vẫn chưa tới đó
Nếu ai đó làm được một sản phẩm chất lượng cao có đủ các "yêu cầu" này của đời sống hiện đại, tôi nghĩ nó sẽ thành công cực lớn
Nói nghiêm ngặt thì nó không phải clone XT. XT có CPU 8088, adapter hiển thị CGA/Hercules, RAM 640 KB, loa PC. Cái này có 80186 và RAM 1 MB, MCGA (VGA), lại còn giả lập Adlib. Nó tốt hơn XT
Cũng từng có clone XT dùng bộ xử lý V20, V30, 80186. Vì vậy theo nghĩa truyền thống này, thiết bị này chạy được mọi phần mềm chạy trên XT và còn có nhiều tính năng bổ sung, nên là clone XT. Ngược lại, nó không thể chạy mọi phần mềm chạy trên AT, nên không thể gọi là clone AT
Hồi cấp ba tôi có một chiếc XT và dùng modem 2400 baud vào BBS, nhìn từng ký tự hiện lên trên màn hình đơn sắc màu xanh lá. Thật sự rất ngầu
Điều này cũng phần nào đặt đúng kỳ vọng về màn hình chậm
Dòng HP Palmtop, các clone tương thích IBM PC, cũng có thời lượng pin rất dài chỉ với hai viên AA:
https://www.pcmag.com/news/the-golden-age-of-hp-palmtop-pcs
Hơi lệch khỏi chuyện nguồn điện mặt trời, nhưng tôi tò mò không biết CPU chạy bằng năng lượng mặt trời Intel Claremont đã ra sao. Không rõ dự án đã đi đến đâu, hay chỉ dừng lại ở mức trình diễn công nghệ
Tôi dùng Boox Max Lumi hằng ngày như một màn hình phụ để làm việc với Emacs. E-ink rất tuyệt cho văn bản và terminal, chỉ gặp vấn đề khi thỉnh thoảng cần thao tác bằng chuột. Với cách dùng tôi nói thì thực tế gần như không xảy ra
Thứ tôi thật sự muốn là một laptop Linux tiêu thụ điện thấp, nhưng CPU và bộ nhớ không đến mức hoàn toàn không có hiệu năng. Chỉ cần viết được các chương trình đơn giản là đủ. Hiệu năng hơi thấp cũng không sao, các tác vụ ngốn CPU thì xử lý qua SSH là được
Tôi đã xem qua nhiều thiết bị có vẻ phù hợp với nhu cầu của mình, nhưng sau khi cân nhắc lâu cuối cùng lại không mua. Hoặc trông như một hệ sinh thái quá đóng, hoặc dù có thể lập trình trên thiết bị nhưng lại không phù hợp để viết bài blog của tôi bằng Emacs, hoặc hiệu năng quá thấp đến mức có vẻ 99% công cụ tôi đang dùng sẽ không chạy được
Ước gì tôi có kiến thức điện tử hoặc sự tự tin để tự hack mấy thứ kiểu này. Trông có vẻ hoàn toàn khả thi. Ví dụ tôi đã xem những thứ như https://www.waveshare.com/product/displays/e-paper/epaper-1/..., và nó đủ rẻ để mua về thử dù tôi không chắc có hợp với các lựa chọn khác hay không
Dạo này tôi cảm thấy trên một thiết bị Android được thiết kế hướng tới hiệu suất năng lượng thì lẽ ra có thể chạy được hầu hết những gì tôi muốn. Theo thiết kế, pin cũng phải dùng được khá lâu. Gắn thêm trackpad, bàn phím và màn hình e-ink thì sẽ thành thiết bị hoàn hảo mà tôi muốn. Nó không cần phải là thiết bị mỏng nhất thế giới; nếu có pin thay được, hoặc đơn giản là nhét thật nhiều pin, kèm thêm bộ sạc năng lượng mặt trời di động thì chắc sẽ rất tuyệt
Khá tuyệt. Trước khi xem sang e-ink, cấu hình lý tưởng mà tôi nghĩ tới là một netbook chạy Linux và thỉnh thoảng có kết nối Internet để đẩy các phép tính nặng sang một máy chủ mạnh. Có vẻ cấu hình kiểu này cũng có thể dùng theo cách tương tự