Nous a offert les téléphones intelligents, les comprimés, les communicateurs et les acteurs des médias ont été approfondie, les dispositifs indépendants. Toujours très intéressant de grimper à l'intérieur et voir comment ils travaillent. Comment fonctionne le smartphone ? Essayez de comprendre.
Depuis plusieurs décennies, les ordinateurs ont évolué rapidement. Multi-relais, tube et monstres transistor a fait place à des équipements plus sophistiqués, collectées auprès des puces semi-conductrices. Grâce à miniature, de la fiabilité, faible consommation d'énergie et des ordinateurs à faible coût ont pénétré dans toutes les sphères de la vie - à partir de téléphones aux machines à laver. Mais le développement ne s'arrête pas là. Et si la scolastique médiévale valoir sur combien d'anges peuvent tenir sur la pointe de l'aiguille, les ingénieurs de l'avenir sera probablement en mesure de déployer un ordinateur mobile complet. Toutefois, les réalisations modernes en microélectronique est assez impressionnant.
Hautement système intégré
Traditionnelles plates-formes mobiles, comprenant de la logique de systèmes sur puce (chipset) et un processeur situé sur la carte mère, adapté pour un nombre limité de périphériques, notamment les ordinateurs portables et netbooks. Cependant, il ya toute une classe d'appareils ultra mobiles, qui, comme une plate-forme exige consommation d'énergie quelque chose de plus compact et moins. Parmi ceux-ci - la tablette PC, les téléphones intelligents, les ordinateurs portables ultra et divers gadgets spécialisés (navigateurs, MP3 et MP4-joueurs, etc.) La base - ultra plate-forme mobile, qui représente souvent le soi-disant système sur puce (System-on-a-Chip, SoC). Il est littéralement un système autonome qui combine une variété de dispositifs (processeurs, mémoire, contrôleurs, interfaces, et bien d'autres) et se produit comme une seule puce (le cristal).
Allusion
Intel a promis dans l'année à venir ou deux à émettre une série spéciale de processeurs Atom pour les comprimés et les smartphones. Il est probable que bientôt il sera possible sans trop de difficultés à exécuter sur les tables les mêmes programmes familiers, ce que nous utilisons sur les PC fixes et portables.
La pierre angulaire de la GS est le CPU spéciale avec la consommation d'énergie ultra faible. Contrairement aux processeurs pour PC, qui utilisent des processeurs mis au point par Intel x86 Architecture plates-formes mobiles, dans la plupart des cas d'utilisation de la ARM architecture, vous permet de créer laisser moins productives, mais plus appareil économique et compact.
Les fabricants les plus connus de processeurs de l'architecture sont fermes Qualcomm, Marvell, Apple et Samsung. Leur développement ne sont pas seulement utilisés dans les appareils mobiles de sa propre production, tels que l'iPhone d'Apple, mais aussi dans les produits de fournisseurs tiers tels que HTC ou Nokia.
DRIVE
Comme le disque dur dans les systèmes mobiles ultra utilisation NAND non volatile ou mémoire flash. Ses avantages, par rapport à un disque dur magnétique classique, sont extrêmement compact, faible consommation d'énergie et de résistance aux influences extérieures physiques (chocs, vibrations), qui est particulièrement important pour les appareils mobiles, étant donné les conditions habituelles de leur fonctionnement.
Volume ensemble de la mémoire flash, dépend le plus souvent sur le positionnement du produit dans la programmation: 8-16 Go pour les modèles bas de gamme et des dizaines de gigaoctets - plus de modifications de l'image chère.
Beaucoup d'appareils mobiles, a un slot supplémentaire pour l'installation des cartes SD standard ou microSD, ce qui permet aux utilisateurs d'augmenter de manière significative la mise à disposition "disque" de l'espace.
Malgré les fortes contraintes techniques, proposée par "ultra-compact" conditions de fonctionnement, la fréquence des systèmes modernes de mono-puce ont été en mesure de dépasser le cap historique de 1 GHz. Cette performance n'est pas un excédent - il est nécessaire surtout pour une lecture fluide des contenus riches en technologie flash - en particulier, de nombreux sites Internet.
Extension de la plate-forme
Solutions graphiques ont été appliquées dans les modèles précédents, et le coût des lecteurs multimédias et les téléphones intelligents, ont des performances médiocres, par conséquent, ces dispositifs sont souvent équipés de processeurs supplémentaires des médias en prenant en charge les fonctions de lecture vidéo.
Dans le développeur de premier plan à proximité de l'avenir des processeurs ARM-migration de masse prévue à l'architecture dual-core avec la perspective future de l'introduction d'une part entière multi-core.
En conjonction avec le processeur exécute le noyau graphique est également conçu pour une efficacité maximale. Toutefois, mobiles avancés cœurs graphiques ne sont pas seulement capable d'afficher des éléments d'interface utilisateur sur l'écran, mais aussi lire des vidéos standard haute définition (HD-Video), ainsi que de procéder à des calculs complexes graphiques en trois dimensions utilisé dans une variété de populaires 3D-jeux.
Alors que la nouvelle classe de solutions ARM Mali 400, NVIDIA GeForce ULP (Tegra 2) ou SGX540 PowerVR imagination pour ses graphismes et d'autres caractéristiques céder la place à leurs homologues de bureau, mais sont tout à fait comparable au processeur vidéo, utilisée dans les jeux populaires tels consoles comme la Xbox 360 de Microsoft et Sony PlayStation 3 . N'est pas pour rien la dernière fois il y avait un ensemble de dynamiques jeux en trois dimensions avec des graphiques impressionnants et des effets spéciaux complexes.
COMMUNICATION
En fait, un élément obligatoire de l'ultra plates-formes mobiles ont des interfaces réseau, câblé et (ou) sans fil - en particulier, 100 Mbits / s, 1 Gbit / s Ethernet, Wi-Fi 802.11b/g/n normes et Bluetooth. Responsable de leur contrôleur de réseau distincts, en règle générale, le développement de Broadcom ou Atheros.
Prise en charge Wi-Fi réseau Wi-Fi permet la présence de points d'accès, d'intégrer facilement mobile gadget à votre réseau domestique et partager des données entre eux et dispositifs clés (ordinateurs de bureau, ordinateurs portables, serveurs de fichiers maison ou NAS). Et dans certains établissements - tels que les hôtels, salons d'aéroport, les cafés Internet et les restaurants McDonald's, - est un service gratuit à Internet.
En revanche, les lecteurs multimédias, téléphones intelligents, et certaines plaques sont en outre équipés de modules GSM / GPRS, permettant de faire des appels en utilisant un téléphone cellulaire ou de leur propre chef d'aller sur le Web.
Systèmes destinés à être utilisés dans le GPS-navigateur, ainsi que les smartphones avec GPS doosnaschayutsya similaires caractéristiques-récepteur, qui permet la communication avec la navigation par satellites NAVSTAR.
RAM
Comme avec n'importe quel système informatique, l'un des éléments obligatoires de la SoC est la mémoire. distribution préférentielle de la mémoire a reçu LPDDR (Low Power Double Data Rate - taux de la mémoire avec des données à faible puissance double). Malgré la similitude des noms de la DDR2 et la DDR3, un nouveau type de mémoire n'est pas compatible avec ces normes est directement due à l'utilisation de nombreuses solutions LPDDR microarchitecturaux conçu pour réduire considérablement la consommation d'énergie.
Une quantité typique de RAM dans les appareils mobiles d'aujourd'hui, ces dernières années a considérablement augmenté (de 128 à 512 MB-1 Go) et correspond effectivement à la quantité de bureau RAM de trois à quatre ans, permettant l'utilisation des derniers systèmes d'exploitation et applications mobiles, qui, dans sa fonctionnalité un peu moins que de céder à leurs homologues de bureau.
ECRANS
Dans les gadgets modernes utilisées écrans tactiles de deux types: capacitives et résistives. D'abord avoir une plus grande transparence et par conséquent besoin d'un éclairage moins puissant pour un contraste et une luminosité élevés - est un impact positif sur la consommation d'énergie, va augmenter la durée de vie de la batterie des appareils mobiles. En outre, les écrans capacitifs de mieux répondre à une légère touche d'un doigt, alors un écran résistif réponse claire exige un certain effort pour vous - il est optimal de saisie à l'aide d'un stylet. Cependant, en 2008, HTC a développé et breveté stylo électronique pour utilisation avec des écrans capacitifs, spécialement conçu pour les utilisateurs habitués à la gestion avec le stylet et ne souhaitent pas passer à «doigt» méthode.
Un avantage supplémentaire d'écrans capacitifs est la capacité de déterminer en quelques clics une fois (Multitouch la technologie). La taille typique de l'écran de la tablette est d'environ 70-10 pouces (18-25 cm) de diagonale, avec une résolution de 800x480 à 1280x800 pixels. Dans les smartphones et les lecteurs multimédias diagonale est habituellement 3-4 pouces (7-10 cm) et une résolution de l'écran varie de modestes à impressionnante 320h200 960h640 points (affichage Retina dans le nouvel iPhone et iPod touch).
Système d'exploitation des plates-formes Ultra-Mobile
Quelques mots sur les systèmes d'exploitation utilisés dans la composition des plates-formes très mobiles. Une des plus anciennes du système d'exploitation mobile - Symbian - est officiellement le plus autorité dans le marché, mais perd rapidement de popularité sous les assauts de jeunes concurrents et émergents. Selon les derniers rapports statistiques, le plus rapide distribués système d'exploitation Android, développé et mis en place par Google.
En deux ans, ce système d'exploitation a reçu la plus large publicité et cessé de gagner des positions au sol dans une variété de dispositifs: des smartphones et des communicateurs de portable et une tablette. Et, malgré le fait que la nouvelle version d'Android avec les plaques a déclaré un soutien public (Android 3.0 en nid d'abeille) est encore en développement, les producteurs n'hésitent pas à utiliser leurs appareils de sa version smartphone.
Position d'infériorité et le système d'exploitation BlackBerry, développé par Research In Motion (RIM). Toutefois, dans l'été 2010 version finale 6.0, il ya eu de nombreuses innovations (la possibilité de contrôle simultané à l'aide de la boule de commande clavier matériel, et le pavé tactile, le navigateur à jour, le soutien à l'HTML5, etc) avec lesquels le fabricant espère rattraper les concurrents.
En quatrième lieu - le système d'exploitation d'Apple appelé iOS, a reçu la distribution de masse grâce à l'immense popularité des appareils mobiles tels que iPhone, iPod touch et, bien sûr, l'IPAD. Auparavant, les produits Apple ont été considérés comme de niche et de l'image, s'adressait à un public restreint de fans de "pomme" de l'entreprise, aujourd'hui Apple est devenu un pionnier, et effectue parfois des pionniers.
En essayant de garder l'air du temps et un pilier de l'industrie du logiciel comme Microsoft. En 2010, l'entreprise a lancé un système d'exploitation entièrement nouveau et prometteur, Windows Phone 7 destiné à remplacer perdre leur popularité Windows Mobile (malheureusement, la version russifiée pas encore sorti). La sensation a été la déclaration officielle de Nokia au sujet de la cessation de l'appui pour Symbian et la transition vers un nouveau système d'exploitation de Microsoft.
Modern SoC
Développement de systèmes sur une puce faire plus que une dizaine d'entreprises importantes, mais peu de solutions ont proliféré dans la croissance rapide du marché mobile. Comme déjà mentionné, la grande majorité de l'architecture SoC utilisant des processeurs ARM. Il est à noter que les fabricants ne sont généralement pas développer leurs propres processeurs et la licence a terminé la modification de l'architecture ARM à l'entreprise. Chaque processeur SoC en cours individuel pour des tâches spécifiques et les conditions d'utilisation de pré-ingénierie, "cubes" qui fournissent les fonctionnalités nécessaires pour les caractéristiques requises. Selon ce schéma, les entreprises opèrent Texas Instruments, ST-Ericsson, Samsung, Freescale, Apple.
Processeurs de propriété, en plus de ARM société «mère», ne Qualcomm (SnapDragon) et Marvell (XScale). Malgré le fait que la composition de la nouvelle plate-forme Tegra 2 utilise toujours le "standard" Cortex cœur de processeur, NVIDIA a récemment acquis une complète (full-custom) de licence sur l'architecture d'ARM, pour être en mesure de créer la prochaine génération de processeurs basés sur leur propre conception. Aujourd'hui, les plus pertinentes sont les processeurs mobiles à partir de carottes ARM11 (utilisé dans le Apple iPhone 2G, iPod touch les deux premières générations, HTC Dream, Nintendo 3DS, etc) et Cortex-A8 3GS iPhone (iPhone, 4, iPad, la famille de Samsung Galaxy Tab , Google Nexus S, LG 2X Optimus, etc.)
APPLE A4/A5
Nous commençons les capacités plate-forme d'analyse dans l'ordre alphabétique - de la société Apple. Jusqu'à la sortie récente iPad produit les deux derniers sa plate-forme Apple A4. Dans sa base - développé conjointement avec Samsung S5L8930 architecture du processeur single-core pour ARM Cortex-A8. la fréquence du processeur atteint 1000 MHz pour l'IPAD, et 800 MHz pour l'iPhone 4. Assez de puissance pour tirer et la lecture standard vidéo HD, 720p, pour assurer une performance réceptive et interface de rendu lisse.
La plate-forme prend en charge les types de mémoire LPDDR, en mode simple canal, reliés par des particuliers à haute vitesse AMBA 3 AXI largeur de bus de 64 bits. Typique installé sur la technologie PoP (le même corps, mais pas sur une seule puce!) De 256 à 512 Mo de mémoire est suffisante pour les demandes en cours pour les applications mobiles.
Processeur vidéo on-chip est également intégré PowerVR SGX 535 de la société Imagination, soutenir les API OpenGL ES 2.0. Ce processeur graphique, en dépit d'un âge avancé par rapport aux normes modernes, est capable de supporter le jeu avec une 3D assez complexe-graphiques et des effets spéciaux sur la base des shaders de deuxième génération. Soit dit en passant, ideoyadro identique à celle utilisée dans l'un des premiers au monde netbook ASUS Eee PC - Intel GMA500 IGP.
Selon le modèle de la plate-forme est équipée d'un module tiers normes Wi-Fi, 802.11a/b/g/n, Bluetooth 2.1 + EDR, GPS et HSDPA / EDGE. Pour le stockage des données et de plate-forme de système d'exploitation comprend 8-64 Go de mémoire non volatile comme la NAND. Traditionnellement, pour les produits d'Apple sont présents dans accéléromètre, gyroscope, un compas magnétique et un capteur de lumière qui contrôle le rétro-éclairage. Le système d'exploitation est utilisé seul système "natif" d'exploitation d'Apple - iOS 4 (anciennement iPhone OS).
Soit dit en passant, fait souvent remarquer les lacunes des dispositifs sur la plate-forme, le manque de soutien de la technologie Adobe Flash, un lecteur de carte ou de port USB sont le résultat de l'idéologie de la société, plutôt que des lacunes techniques.
Au début de Mars de cette année, Apple a réussi à s'il vous plaît les fans de la sortie de la dernière plate-forme Apple A5. Au moment où il est utilisé sous forme de comprimés iPad 2, et, très probablement sur la base, elle présentera le nouvel iPhone et iPod cinquième génération. Processeur, ainsi que pour la plate-forme A4, développé en partenariat avec Samsung. Il est basé sur une architecture Cortex A9 modification ARM, a une fréquence de 1 GHz et dispose maintenant de deux noyaux. LP types de mémoire DDR2 commence à travailler à une fréquence plus élevée de 1066 MHz. Comme un processeur vidéo utilise une nouvelle PowerVR SGX543, est plusieurs fois supérieure à pouvoir de décision plus tôt. Malgré la puissance de traitement considérablement augmenté et le coeur graphique, les développeurs d'Apple a réussi à maintenir l'économie de la plate-forme au même niveau.
MARVELL ARMADA
Suivant sur la liste est SoC plate-forme de Marvell. Racheté au moment de l'unité Intel XScale, cette société est aujourd'hui l'un des rares indépendante spécialisée dans la conception et le développement de l'architecture du processeur.
Le numéro de modèle et de série PXA 100 Armada a été très populaire parmi les fabricants de smartphones, et les livres électroniques, en dehors de la concurrence dans l'efficacité énergétique, la disponibilité du module Wireless MMX (NEON analogique) et rapide 2D-graphique, qui permet de lisser défilement et le zoom.
À l'heure actuelle la plus pertinente est la plate-forme Armada 500, est conçu pour les netbooks et smartbook. Il est basé sur le core du processeur Dove (88AP510) architecture ARMv7 (analogique Cortex processeurs) de sa propre conception. Gamme de fréquence - dans le 1000-1250 MHz. Le processeur est équipé d'un bloc optionnel pour le calcul rapide des opérations sur les vecteurs (VFP), un module de décodage vidéo HD standard 1080 et le noyau 3D-vidéo prenant en charge l'accélération de la technologie Adobe Flash.
A en juger par les dernières annonces, ARM entreprise sérieusement l'intention de quitter bientôt pour le marché des serveurs avec les processeurs quad-core nouvelle Armada XP. Un contrôleur de mémoire mise à jour sera en mesure de travailler avec les deux types de mémoire vive mobile moderne: LPDDR2/DDR3. Réclamation pour soutenir toutes les interfaces externes populaire aujourd'hui: USB 2.0, SATA 2, PCI Express, Gigabit Ethernet, etc De adaptateurs sans fil appelé Wi-Fi 802.11a/b/g/n, WiMAX, modem 3G et Bluetooth. Enfin, la plate-forme est conçue pour fonctionner avec plusieurs systèmes d'exploitation: Android 3.0, Chrome OS, Ubuntu Linux, Windows Mobile 7.
NVIDIA Tegra / Tegra 2
Parlons de l'évolution d'un joueur relativement nouveau, mais très ambitieux - NVIDIA. La première crêpe »videokartochnoy« Les entreprises ont traditionnellement laissé grumeleuse. plate-forme Tegra n'a reçu aucune répandue, malgré les caractéristiques tout à fait bonne, en particulier le noyau graphique puissante (dans ce domaine sont très forte position de NVIDIA). La plupart des appareils annoncé lors de la première Tegra et ne tombent pas dans de détail large ou a simplement été supprimé.
Un sort différent, paraît-il, attend de la nouvelle plate-forme Tegra 2. Il comprend moderne et puissant double cœur ARM Cortex-A9 avec une fréquence de 1 GHz par cœur. La plate-forme prend en charge 1 Go de RAM, et un LPDDR2 mobile, et conventionnelles des modules DDR2-667. 3D New-performances graphiques de base GeForce ULP avance sur son plus proche concurrent par 30% et la puissance est comparable à la "desktop" analogique GeForce 9300. Prend en charge la sortie simultanée de deux moniteurs, une sortie CRT standard vidéo et HDMI 1.3, ainsi que du matériel d'encodage et le décodage de tous les formats vidéo, y compris en HD.
En outre, isolé seul processeur multimédia pour le traitement audio et le signal avec des caméras numériques (zoom, rotation, auto-focus, etc) avec une résolution de jusqu'à 12 mégapixels. Il supporte toutes les interfaces à jour: USB 2.0, SATA, lecteurs de cartes et d'autres capacités de réseautage, y compris le Wi-Fi, Ethernet, Bluetooth, la plate-forme n'est pas intégré et mis en œuvre avec les contrôleurs tiers supplémentaires.
NVIDIA AVENIR
Comme Intel, NVIDIA ne fait pas mystère de plans pour l'avenir, l'un des principaux champions idustrii subtilité n'est pas coincé. Le grand public avant de feuille de route de la compagnie des prochaines années.
Les plans de NVIDIA - graves ARM architecture du développement. Chaque année, quittera la prochaine génération sous un autre nom: Wayne (2012), Logan (2013) Stark (2014), à chaque étape fournissant une amélioration significative des performances. A promis que la dernière génération dépassera les performances Tegra 2 à 75 fois!
Soit dit en passant, selon les données disponibles les processeurs web suivants plate-forme de modification Tegra - version 3 - Certains algorithmes ne sont pas inférieurs au mobile Intel Core 2 Duo.
Actuellement, de nombreux dispositifs prometteurs annoncé sur Tegra 2: Tablet LG Optimus Pad, Samsung Galaxy Tab II et le ASUS Eee Pad transformateur, qui a été récemment publié smartphone LG Optimus 2X etc L'intention d'utiliser cette plate-forme officiellement déclaré grandes entreprises telles que Acer, Dell, Toshiba, ViewSonic.
Notez que la plate-forme de NVIDIA prend en charge tous les systèmes d'exploitation mobiles: Android, Chrome OS, Windows Mobile, Windows Mobile 7, MeeGo.
Qualcomm Snapdragon
Au tournant d'un autre développeurs Full-custom-SoC-plate-forme indépendante - une société Qualcomm. La famille de plate-forme Snapdragon fondées sur Scorpion processeurs de propriété sur des spécifications similaires à ARM Cortex-A8 et représente une nouvelle étape de leur développement.
Les processeurs modernes hautement intégrées Scorpion ont à leur base comprend deux productive avec un plafond de fréquences allant jusqu'à 1500 MHz. L'unité centrale de traitement améliorée VPF, accélération des calculs avec des vecteurs et des nombres fractionnaires. contrôleur de mémoire intégré supporte la génération LPDDR premier, fonctionnant en mode dual channel.
Vidéo Adreno 220, le premier arbre généalogique de la base graphique utilisé dans le jeu de la console Microsoft Xbox360 Xenos, offre les performances dans les applications 3D dans un environnement concurrentiel complètement.
Avec une unité de processeur vidéo spéciale sans aucun problème d'adaptation avec la lecture des formats haute définition sans faire intervenir la puissance de calcul processeur principal, qui a un effet positif sur les économies d'énergie tout en regardant la vidéo.
Caractéristique de la plate-forme Snapdragon est le grand nombre de cartes NIC intégrées avec un support pour toutes les technologies possibles sans fil: GSM, GPRS, EDGE, UMTS / WCDMA, HSDPA, HSUPA, MBMS, CDMA2000, etc
Basé sur la plate-forme de Qualcomm recueillies ces modèles populaires des appareils mobiles comme HTC HD2, HTC Desire HD, HTC Inspirez, Sony Ericsson Xperia, LG Révolution, HP TouchPad etc
4/OMAP OMAP TI 5
La dernière plate-forme, dont il sera question dans cet article sera de la famille populaire de OMAP 4 et 5 de l'instrument de la société OMAP Texas. La quatrième série est basée sur l'OMAP Cortex dual-core ARM-A9 jusqu'à 1500 MHz et est équipé d'spetsblokami TrustZone et NEON. Plate-forme favorable à la présence des concurrents de la mémoire dual-channel avec le soutien de LPDDR2. La structure comprend également un noyau graphique puissante de l'imagination SGX540 Technologies PowerVR, pas pire que l'évolution de NVIDIA. Prise en charge OpenGL ES 2.0 et matériel complet de traitement HD 1080p.
La plate-forme de base à très dispositifs avancés - RIM BlackBerry et LG Playbook Optimus 3D.
Même semble plus prometteuse plate-forme OMAP 5. Il sera utilisé est déjà quad-core Cortex-A15 à une fréquence d'au moins 2000 MHz. Vidéo doté de la dernière solution multi-core PowerVR SGX544MP, permettant augmenter considérablement la barre des performances en 3D-jeux et prend en charge la sortie simultanée de quatre écrans à la fois.
Concours OMAP 5, semble être en mesure de faire seul avenir Tegra 3.
CONCLUSION
Il est facile de voir que la plate-forme de chaque fabricant a ses points forts. Les produits Apple sont distingués équilibre et le bien-écoute des systèmes d'exploitation: plus une vaste sélection de logiciels. Plate-forme de Marvell avoir un rendement élevé. NVIDIA puissantes solutions graphiques. Cabinet Qualcomm développe des processeurs à haute performance et équipe son soutien plate-forme pour les principaux protocoles réseau. Une société Texas Instrument plus souvent que d'autres peuvent mettre en œuvre dans le silicium derniers développements dans le domaine de l'architecture. En conséquence, l'acheteur est toujours un choix et la possibilité d'acheter l'appareil qui répond le mieux à ses besoins.
Mais ce n'est pas important. Comme dans la faune, la diversité des races de la concurrence, la concurrence conduit à la sélection naturelle - et cela est l'un des termes clés de l'évolution, ou dans ce cas, le développement scientifique et technologique. C'est ce que nous donne l'espoir que dans un avenir prévisible, nous verrons ordinateurs complet dans une montre-bracelet, téléphones cellulaires, boucles d'oreilles et autres chefs-d'œuvre de miniaturisation.
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