Смартфон как устроен


Разбираем смартфон | Журнал Популярная Механика

Сегодня смартфон есть практически у каждого человека. Но мало кто видел, как он устроен внутри. «Популярная механика» позаботилась об этом: чтобы вам не пришлось разбирать собственный аппарат (и покупать новый после безуспешных попыток вновь его собрать), мы разобрали один из современных смартфонов — Lenovo S90.

В детстве, прочитав повесть «Старик Хоттабыч», я был особенно впечатлен, как Хоттабыч щелчком пальцев левой руки создает телефон «из цельного куска самого отборного черного мрамора». Правда, у этого телефона был один недостаток — он не работал: «В таком случае понятно, почему этот телефон не действует, — сказал Волька. — Ты сделал только макет телефона, без всего, что полагается внутри. А внутри аппарата как раз самое главное». Именно тогда меня заинтересовал вопрос, что же находится внутри телефона. Один такой телефон — правда, не из мрамора, а из бакелита — стоял у родителей на столе, и я, движимый любопытством, разобрал его. После сборки у меня осталось множество лишних деталей, а родителям пришлось покупать новый телефон.

Технические характеристики: Процессор: 64-разрядный процессор Qualcomm Snapdragon MSM8916 с частотой 1,2 ГГц // Операционная система: Android KitKat 4.4 // Оперативная память: 2 Гб // Встроенная память: 32 Гб // Дисплей: 5-дюймовый (1280 x 720) HD Super AMOLED со стеклом Gorilla Glass 3 // Камеры: задняя 13 Мп с сенсором PureCel и функцией оптической стабилизации изображения, фронтальная камера 8 Мп со светодиодной вспышкой // Звук: 1 динамик, стереовыход 3,5 мм // Поддерживаемые стандарты коммуникации: LTE (4G), FDD Band 1,3,7,20; DL 150Mbps / UL 50Mbps, WLAN: WiFi 802.11 b/g/n/ac // Аккумулятор: 2300 мАч (литий-полимерный), несъемный // Количество SIM-карт: 2 micro-SIM // Цвета: платиновый, золотой, серый графит // Габариты (Ш x Д x В): 146 x 71,7 x 6,9 мм Масса: 129 г.

За прошедшие с того времени три с лишним десятка лет техника существенно изменилась. Внутри Lenovo S90 вы не увидите того, что увидел я: ни угольных микрофонов, ни магнитов с проволочными катушками и картонными диффузорами динамиков, ни диска импульсного набора номера с шестеренками, пружиной и разрезным маховиком центробежного регулятора скорости вращения. В современном смартфоне вообще не так уж много деталей, на которые можно его разобрать, — они скомпонованы в достаточно крупные неразборные узлы, и детали упакованы внутрь корпуса чрезвычайно компактно. Разобрать, а потом собрать самостоятельно свой смартфон не всегда возможно. Так что «Популярная механика» сделала это за вас.

1. Задняя крышка из анодированного алюминия может быть выполнена в трех цветовых вариантах: платиновый, золотой, серый графит. На матовом покрытии корпуса не видны отпечатки пальцев, так что корпус всегда выглядит чистым.

2. Рамка увеличивает жесткость корпуса. Также на ней размещается часть элементов конструкции. 3. Super AMOLED дисплей, покрытый защитным стеклом Gorilla Glass

3. Емкостной сенсор прикосновений (тачскрин) интегрирован в дисплей. Также виден шлейф для подключения к материнской плате.

4. Материнская (основная) плата с процессором, графическим ускорителем и памятью. На плате расположены разъемы для подключения дисплея, боковых кнопок включения и громкости, основной камеры, фронтальной камеры, батареи и коаксиального антенного кабеля. Межплатный разъем находится на обратной стороне платы.

5. Полифонический динамик

6. Антенный усилитель

7. Основная камера. Вспышка для нее расположена на материнской плате.

8. Передняя (фронтальная) камера с интегрированной системой оптической стабилизации изображения.

9. Плата с разъемами для подключения зарядного устройства и межплатного шлейфа. Круглая «таблетка» на проводе — микромотор с эксцентриком для вибровызова и тактильной обратной связи при нажатии клавиш.

10. Разговорный динамик.

11, 13. Крепления.

12. Светодиодная вспышка передней камеры.

14. Литий-полимерная батарея.

15. Лоток для двух SIM-карт.

16. Антенна.

17. Шлейф кнопок громкости и включения.

18. Межплатный шлейф.

19. Антенный кабель.

20. Винтики для крепежа.

Статья «Внутри маленькой трубочки» опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2015).

www.popmech.ru

устройство, функции и принцип работы

Смартфоны прочно вошли в нашу жизнь, позволяя поддерживать общение и став незаменимым средством для работы и творчества. В этой статье описано все о смартфоне, что нужно знать новому пользователю, включая информацию о его создании, устройстве и использовании.

Смартфоны фирмы LG.

История создания смартфонов

Идея придумать смартфон, появилась сразу после создания в 1990-х карманного персонального компьютера. Кто первый изобрел смартфон? Объединить коммуникатор и мобильный телефон впервые удалось компании IBM. Первый телефон, который был выпущен в виде концепта — это IBM Simon со встроенным органайзером. В последующие годы было выпущено еще три или четыре устройства, в каждом из которых производители приближались к заветной цели: OmniGo HP 700 LX, Nokia 2110, Nokia 9000.

Фотография Nokia 9000.

Впервые слово «смартфон» было предложено компанией Sony Ericcson для своего относительно портативного телефона R380S. Однако он работал на ОС Symbian 5.1, под которую нельзя было писать программное обеспечение. Поэтому изобретение смартфона — не заслуга какой-то конкретной компании. Скорее он был создан всеобщими усилиями.

Что такое смартфон

Определение из Википедии. В переводе с английского, «смарт» значит «умный» или «сообразительный». Значение слова «смартфон» понять несложно — это умный телефон с набором дополнительных функций.

Чем смартфон отличается от телефона

В мобильных телефонах, практически с самого их появления, были функции органайзера (будильник, заметки, календарь). Но производители старались его расширить. Так появился термин «смартфон» — двусоставное слово, образованное слиянием двух других: «смарт» и «фон».

В отличие от мобильных телефонов, смартфоны имеют более развитую операционную систему (Android, iOS, Windows), для которой разработчики могут писать программный код, реализуя новые идеи. После установки стороннего ПО возможности аппарата становятся еще шире.

Операционные системы Android, Windows, iOS.

Однако разница между обычным телефоном и смартфоном стерлась, поскольку большая часть устройств (если не говорить о самых дешевых аппаратах) открывают доступ в интернет, позволяют получать почту и оснащены прочими важными функциями.

Для чего нужен смартфон

Функции смартфона включают в себя не только возможность осуществлять звонки, как это было в случае с мобильным телефоном. Они подразумевают гораздо больше. Устройство можно использовать для серфинга в интернете, GPS-навигации, общения в социальных сетях, учебы, чтения книг, мобильной фотографии, детских развивающих видеоигр, а также обработки видео. Мобильный гаджет может вести подсчет пройденых шагов и следить за состоянием артериального давления. Он может быть использован для занятий спортом, включая бег, спортивную ходьбу и прыжки со скакалкой.

Функции и возможности аппарата ограничены только воображением пользователя и набором установленных приложений. Дополнительно новые программы всегда можно установить из магазина приложений, куда разработчики постоянно добавляют новый софт.

Как устроен смартфон

Возможно, впервые взяв в руки новый смартфон, вы размышляли над тем, из чего же он состоит. Существуют разные модификации, но основные элементы имеет любое устройство. Ниже рассмотрим каждую составляющую немного подробнее.

Корпус

Корпус устройства защищает внутренние компоненты, включая его основные элементы, от повреждений. Он обеспечивает более удобное взаимодействие пользователя с устройством. На корпусе расположены кнопки, сенсорное стекло для управления телефоном, а также порты для подключения наушников и зарядного устройства.

При изготовлении корпуса применяются различные материалы: стекло, керамика, металл и пластик. Различают следующие типы корпусов: моноблок (без движущихся частей), слайдер, раскладушка и сгибаемый. Последний вид все еще находится в разработке, поскольку создание эластичных гибких элементов все еще очень дорого, а значит нерентабельно с практической точки зрения.

Процессор и материнская плата

Без материнской платы с процессором (SoC) использование аппарата было бы невозможным. Печатная схема, содержит не только процессор, но и множество других важных элементов, например контролер заряда, LTE-модем, Bluetooth, Wi-Fi, графический ускоритель.

Существует несколько основных производителей, которые занимаются разработкой собственных процессоров, поэтому большая часть смартфонов работают на их основе: MediaTek, Qualcomm, Samsung, Huawei, Apple.

Так выглядит смартфон внутри.

Оперативная и основная память

Оперативная память (ОЗУ) — это энергозависимая память, используемая операционной системой, например Андроид, для временного хранения и обработки информации. Без ее участия все процессы и вычисления производились бы гораздо дольше, а многопоточный режим был бы невозможен. Среди поколений оперативной памяти существуют: LPDDR3, LPDDR4, LPDDR4X, LPDDR5. Каждое следующее поколение работает производительнее предыдущего. На момент написания статьи можно было найти мобильные устройства с ОЗУ от 1 до 16 ГБ.

Основная память, в отличие от оперативной, предназначена для долговременного хранения информации. На внутреннем накопителе находится прошивка, операционная система и системные программы. Сюда же можно сохранять видео, игры, музыку, изображения, документы.

Можно найти аппараты со встроенной памятью от 16 ГБ до 2ТБ. Если твердотельного накопителя, размещенного на печатной плате недостаточно, можно установить карту памяти microSD в соответствующий порт — она позволит увеличить объем  сохраняемой на устройстве информации.

Батарея

В качестве портативного источника энергии телефон использует встроенный аккумулятор. Он может быть съемным или несъемным — это зависит от модификации, используемого устройства. Большая часть всех мобильных аппаратов оснащаются литий-ионными батареями — они неприхотливы в использовании, не обладают эффектом «памяти» и не нуждаются в калибровке. После того как аккумулятор заряжен, он автоматически перестает получать заряд от зарядного.

Аккумулятор для смартфона.

Датчики и модули

Для полноценной работы мобильного устройства нужен соответствующий набор датчиков и модулей. Аппарат состоит из:

  • Микрофонов. Большая часть аппаратов имеют два микрофона для записи стереозвука.
  • Двух динамиков: один для разговоров, а второй для воспроизведения мультимедийных файлов.
  • Основной и фронтальной камеры. Нужны для ведения фото и видеосъемки. Фронтальная камера, среди прочего используется для селфи-снимков и для общения по видеосвязи.
  • Беспроводных модулей Wi-Fi, LTE, Bluetooth, IrDA, GPS, NFC, беспроводной зарядки.
  • Датчика Хола, акселерометра, термодатчиков, шагомера, а также датчиков приближения и освещенности.

Все модули и датчики подключаются к материнской плате. Они работают благодаря вычислительной мощности процессора. С помощью дополнительных программ можно управлять ими, что в значительной степени расширяет функционал устройства.

Дисплей

Один из самых важных компонентов, без которого пользоваться мобильным устройством было бы невозможно — это экран. Все, что пользователь видит на нем обрабатывается внутренними компонентами. Существует два типа дисплеев, которые устанавливаются в мобильные телефоны:

  • AMOLED, Super AMOLED — на основе светодиодов.
  • IPS, PLS, TFT — на основе жидких кристаллов.

Основой всех жидкокристаллических дисплеев является LED-подсветка. Жидкие кристаллы играют роль фильтров, проходя через которые, белый свет изменяет свой цвет.

Однако, AMOLED-дисплеи работают по-другому. Здесь каждый пиксель — это отдельный светодиод, который может излучать тот или иной свет. Такие экраны более энергоэффективны, так как, если пиксели не работают, экран не потребляет энергию аккумулятора. Дисплеи, которые созданы на основе жидких кристаллов дешевле, поэтому устанавливаются в бюджетных устройствах.

Принцип работы

Мобильный процессор обрабатывает получаемую из оперативной и встроенной памяти информацию. Для работы беспроводных сетей используются соответствующие модули, а для комфортного взаимодействия с пользователем — дополнительные сенсоры. Аккумулятор заряжается от сети с помощью зарядного устройства и необходим в качестве источника питания.

Без камеры можно было бы обойтись. Однако, пользователи не видят смартфон без нее, поскольку она необходима для съемки. Базовые элементы расположены внутри корпуса, а на лицевой панели сенсорный дисплей позволяет вводить и получать необходимую информацию.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

poisktehniki.ru

Из чего состоит смартфон | Losst

Каждый смартфон состоит из множества сложных компонентов и вы не всегда будете думать о них перед выбором модели аппарата. Но, тем не менее, важно знать какие аппаратные средства помогают вашему смартфону функционировать.

В этой статье мы разберем основные части того, что стало одним из самых важных электронных устройств на рынке. Рассмотрим из чего состоит смартфон и для чего нужен тот или иной компонент. Сейчас существует множество различных моделей смартфонов, разных конструкций, с разными характеристиками, временем автономной работы и так далее. Но если вы разбираетесь в аппаратной начинке смартфона, то выбрать нужную модель будет намного проще.

Содержание статьи:

Из чего состоит смартфон

1. Дисплей

Один из самых очевидных компонентов смартфона - это его экран. Все что вы видите на экране обрабатывается и контролируется внутренними компонентами. Сейчас существуют две технологии изготовления дисплеев:

  • Жидкокристаллические экраны, они изготовляются по технологии IPS или TFT;
  • Светодиодные экраны, изготовленные по технологии AMOLED или Super AMOLED.

Жидкокристаллический дисплей использует подсветку для получения изображения. Белый свет проходит сквозь фильтры и благодаря возможности управления свойствами кристаллов вы можете видеть разные цвета. Свет не создается самим экраном, он создается источником света за ним.

Светодиодный экран работает по-другому. Каждый пиксель, который вы видите на экране - это отдельный светодиод. Здесь сам экран создает яркие и красочные цвета. Преимущество Super AMOLED по сравнению с IPS в том, что когда пиксель выключен вы будете видеть черный цвет, он не использует батарею. Поэтому смартфоны с AMOLED более эффективны для автономной работы. Но экраны AMOLED дороже чем IPS, поэтому смартфон с таким дисплеем будет стоить значительно дороже.

2. Аккумулятор

В смартфонах обычно используются литий-ионные аккумуляторы, они могут быть съемными или не съемными. Благодаря этой технологии вам не понадобиться калибровка или тестирование аккумулятора, как при использовании батарей на основе никеля. Тем не менее у этих аккумуляторов есть множество своих проблем.

3. System-on-a-Chip (SoC)

SoC или материнская плата с процессором - это самый важный компонент вашего смартфона. Некоторые пользователи могут думать, что это процессор устройства, но это нечто большее. SoC включает в себя не только процессор, но и графический процессор, LTE-модем, контроллер экрана, беспроводные адаптеры и другие блоки кремния, которые заставляют телефон работать.

Существуют смартфоны, использующие SoC от Qualcomm, MediaTek, Samsung, собственные чипы компании Krirn, Apple, но все они используют одну и ту же архитектуру - ARM. ARM не только производит процессоры, но и лицензирует их архитектуру для других компаний, поэтому все могут использовать одну технологию для создания современных и мощных SoC.

Некоторые компании выпускают свои архитектурные линейки, которые совместимы с ARM и могут использоваться в смартфонах. Примером могут служить наборы микросхем Apple, работающие на процессорах Cyclone или процессоры Qualcomm Kryo. SoC - это основные компоненты из чего состоит смартфон.

4. Внутренняя и оперативная память

Ни один смартфон не сможет работать без оперативной памяти и системного хранилища. Большинство устройств используют оперативную память LPDDR3 или LPDDR4, а некоторые высококлассные модели поставляются с LPDDR4X. Сочетание LP означает Low Power, напряжение питания этих микросхем снижено, а это делает их более эффективными в плане потребления энергии.

LPDDR4 более эффективен чем LPDDR3, а LPDDR4X эффективнее и экономичнее обоих. Также есть еще более аффективная память - LPDDR5.

Что касается внутреннего хранилища, то здесь применяется флеш память от 32 до 256 Гб. Требования пользователей постоянно растут и в соответствии с ними будут расти объемы. Когда вы включите телефон, то увидите что размер накопителя меньше чем заявлен. Например, сказано что накопитель на 64 Гб, а для записи доступно 53-55 Гб. Эта память занята операционной системой и приложениями.

5. Модемы

Поскольку смартфоны - это все еще телефоны, им нужны коммуникационные компоненты для приема и совершения звонков, отправки текстовых сообщений и связи с сетью интернет. Именно для этого используются модемы. У каждого производителя SoC есть свой бренд модемов, это Qualcomm, Samsung, Huawei и другие.

Каждый из производителей пытается выпустить самый быстрый LTE-чип. На данный момент самый быстрый 9-LTE чип, но его нет смысла брать, если ваша сотовая сеть не поддерживает такую скорость.

6. Камера

У всех смартфонов есть фронтальная и передняя камеры. Камеры состоят из трех основных частей:

  • Сенсор - обнаруживает свет;
  • Линза - концентрирует изображение;
  • Процессор изображений.

Количество мегапикселей камеры смартфона по-прежнему остаются очень важным критерием, но теперь это имеет намного меньшее значение. Сейчас основным ограничивающим фактором становится сенсор камеры, а также его чувствительность когда через него проходит свет.

Сенсор может вести себя по-разному в каждом смартфоне, поэтому фото или видео будет иметь разный контраст, оттенки, насыщенность по сравнению с другими смартфонами. Поскольку смартфоны имеют небольшой размер сенсора, они, как правило, плохо работают в условиях слабого освещения.

7. Датчики

В большинство современных смартфонов встроено пять основных датчиков которые позволят использовать смартфон более удобно. Вот они:

  • Акселерометр - используется приложениями для определения ориентации устройства и его движений. Например, позволяет использовать встряхивание смартфона для переключения музыки;
  • Гироскоп - работает с акселерометром, чтобы обнаружить  вращения вашего телефона. Полезно для игр в гонки;
  • Цифровой компас - помогает найти Север для нормальной ориентации на картах;
  • Датчик освещенности - этот датчик позволяет автоматически устанавливать яркость экрана в зависимости от окружающего света и помогает увеличить время автономной работы.
  • Датчик приближения - во время разговора если устройство приближается к вашему уху, этот датчик автоматически блокирует экран чтобы предотвратить нежелательные касания.

Это были все основные элементы смартфона, в различных моделях могут быть и другие датчики, например, датчик пульса, давления и температуры, но они встречаются намного реже.

Выводы

Мы рассмотрели из чего состоит смартфон. Теперь, когда у вас больше информации о сложных компонентах, из которых состоит каждый смартфон, вы можете выбирать вашу будущую покупку сравнивая характеристики различных компонентов. Так вы выберите лучшее устройство, которое будет полностью отвечать вашим потребностям.

Источник: fossbytes.com

losst.ru

функции, кто придумал, принцип работы, виды

Словом «смартфон» удивить сегодня кого-то будет сложно. Даже если человек им не пользовался, то уж точно слышал. От знакомых, из рекламы и еще из множества источников. Сегодня разбираемся — что такое смартфон, чем он отличается от мобильного телефона, а также как устроена эта крайне необходимая для современного человека техника.

Происхождение термина и функции смартфона

Смартфон – это составное слово из двух английских «Smart» и «Phone», то есть в буквальном переводе слово смартфон означает «умный телефон». Эта характеристика точно отображает, что же представляет собой смартфон. По сути, смартфон – это уменьшенный компьютер, который умеет выполнять аналогичные функции, если не больше. Достаточно часто смартфон именуют телефоном или коммутатором. В определенном роде это правильно, но все же отличия есть.

Телефон в классическом понимании – это не сенсорное устройство, которое не обладает той производительностью, что рассматриваемый гаджет. Можно сказать, что основная задача телефона — звонить, плюс на нем можно слушать музыку, играть в простейшие игры, отправлять картинки через ммс. Функции смартфона гораздо обширнее – здесь доступен скоростной выход в интернет, работа с файлами, серьезные игры, звонки, отправка фотографий и других данных множеством способов, можно делать очень качественные фото.

На заметку! Коммуникатор и смартфон – это очень близкие понятия. Если углубиться в историю создания, то можно увидеть, что из коммуникаторов появились смартфоны. Можно утверждать, что смартфон – это обычный телефон, интегрированный в коммуникатор.

Как был создан смартфон: основные вехи

Идея создать телефон с функционалом ПК витала в воздухе очень давно, если говорить точно, то об этом задумались после выпуска первых КПК (1990е годы).

Первый смартфон появился в 1992 году — IBM Simon. Справедливости ради стоит отметить, что это лишь прототип, но далеко не полноценный вариант в нынешнем его состоянии. Через два года он стал продаваться по цене 1000$.  Возможностями смартфона IBM Simon были помимо звонков — отправка факсов, органайзер, почта, игры. Управление устройством осуществлялось сенсором. Большой вес в 1 кг не дал телефону стать популярным.

Вторая попытка — 1996 год. Детище компаний HP и Nokia — HP 700LX. В данном случае аппарат состоял из двух частей – КПК от HP с возможностью подключить мобильный аппарат Nokia 2110. Программное обеспечение было переписано таким образом, чтобы устройства могли работать друг с другом. Конечно, модель не является смартфоном в классическом понимании и выступает скорее симбиозом двух отдельных устройств, хотя ее можно представить, как прототип современного гаджета.

Позже выходит Nokia 900 Commutator. Здесь оба девайса интегрировали в один корпус. В закрытом формате внешний вид увеличенного телефона, в открытом становилась доступна клавиатура. ОС — GEOS, минусом которой являлось отсутствие поддержки сторонних программ.

В 1997 году на Тайване появляется компания HTC. Цель – создание смартфонов и коммутаторов.

1998 год – это появление суббренда Symbian для создания единой ОС для смартфонов.

Все это предпосылки, а первое устройство, которое официально получило имя смартфон, появилось в 2000 году – это Ericsson R380s. Модель почти смартфон — сенсорный ввод, небольшой размер, ОС — Symbian 5.1. Единственный минус — закрытая операционная система.

2001 год — появляется Nokia 9210 с открытой ОС, которая считается первым полноценным смартфоном.

2003 год — появление мобильной ОС от Microsoft.

2007 год — свой смартфон создал ныне самый популярный бренд APPLE. Девайс не имел широкого набора функций, но полностью лишился клавиатуры, а управление осуществляется сенсором с поддержкой функции мульти-тач. Это было невиданно для пользователя и за счет очень агрессивной рекламной компании девайсы стали хитами продаж. Собственная ОС не имела возможности для работы в ней программистов со стороны, и отдельную среду для них создали в 2008 году.

Конец 2007 года — выход Android, а на следующий год Google объявляет, что исходный код ОС становится открытым, то есть любой человек может сам писать программы под эту систему.

2008 год — Apple изобрел первый аппарат с поддержкой сетей третьего поколения и навигационных систем. Поставки в 70 стран Apple 3G, который стал гораздо лучше первой модели, позволяют бренду уже тогда начать захват рынка, и статистика показывает, что 5% всех проданных устройств того времени относится именно к технике Эпл.

В этом же году появляется HTC Dream на Android (первое использование ОС), Nokia N5800 на Symbian с сенсорным экраном.

2009 год дарит нам Nokia N97 – слайдер с сенсорным экраном и выдвижной полноценной клавиатурой.

Дальнейшее развитие устройств – это изменение концепции, размеров, функций и многих других вещей, которые привели к появлению современных аппаратов. Многие считают, что смартфон придумал Стив Джобс. Это не совсем верно, так как Джобс смог совместить самые полезные функции, но, пожалуй, главная его заслуга в том, что уже в 2007 году он понял, как нужно делать устройства и продавать их так, чтобы завоевать мир. Не секрет, что его формула внедрения новых фишек и яростной рекламы работает и сегодня. Не случайно именно Apple задают тенденции, и до настоящего времени практически всем брендам приходится равняться или догонять американскую компанию.

Из чего состоит смартфон

Многие не задумываются о том, что в небольшом корпусе смартфона скрывается огромное количество деталей и узлов, которые обеспечивают те или иные функции. Основные компоненты смартфона:

  • корпус;
  • процессор;
  • материнская плата;
  • память основная и оперативная;
  • батарея;
  • камера;
  • датчики;
  • модули беспроводных интерфейсов;
  • дисплей.

Корпус

Это первое, что бросается в глаза пользователю. Он может иметь разные размеры и формы, но основной важный параметр – это материал исполнения. Он него зависит эргономичность и удобство использования. Основные материалы – стекло, пластик, металл, керамика. Чаще всего производители комбинируют эти материалы, и редкий девайс состоит лишь из одного металла или пластика.

Процессор

По праву сердце смартфона. Именно он отвечает за все действия, совершаемые на устройстве. Вообще процессор — не совсем верное слово, так как он объединяет в себе несколько узлов: чипсет (именно его путают с процессором), графический сопроцессор (аналог видеокарты в компьютере), а также периферию, которая их соединяет. Современные чипсеты изготавливаются на архитектуре ARM по определенному техпроцессу. На данный момент самый современный техпроцесс – 10 нм. Важные показатели процессора – количество ядер и тактовая частота.

Важно! Процессор при работе выделяет тепло. Значит, данную проблему нужно решать не охлаждением, так как смартфон слишком мал, а силами самого процессора – для этого используются разные модели работы, а также снижают потребление энергии чипсетом.

Материнская плата

Это своего рода костная и кровеносная система устройства. Именно к ней присоединяются все остальные узлы, а также по ней сигналы от одной детали передаются к другой.

Оперативная и основная память

Оперативная память отвечает за быстродействие. В ней хранится информация, необходимая для непосредственной работы процессора. Часто ее называют временной, так как при выключении смартфона информация в ней не сохраняется. Оперативная память имеет относительно небольшую емкость в сравнении с основной, и в настоящий момент в смартфонах достигает 8 гигабайт.

Основной накопитель – своего рода жесткий диск. Здесь постоянно хранится вся информация. В настоящий момент самая быстрая память для оперативной – LPDDR 4X, в 2019 году анонсирован выход 5 поколения этой памяти. У постоянных накопителей самый скоростной тип USF 2.1. Максимальная емкость памяти современного смартфона достигает 512 Гб.

Батарея

Она отвечает за время автономной работы. Основные типы батарей в смартфонах – литий-ионные и литий-полимерные. Последний тип считается более современным и безопасным для работы.

Камера

Говорить о ее назначении смысла нет, так как редкий человек не пользуется камерой в своем смартфоне. Развитие современных камер для мобильных устройств идет огромными темпами. Двойная камера уже никого не удивляет, и есть смартфоны, которые работают с тремя или четырьмя матрицами. Основные показатели – фокусное расстояние, количество пикселей, физический размер матрицы. Для телефонов разрабатывается множество дополнительных фишек, которые делают съемку лучше – лазерный фокус, оптическая стабилизация, монохромный сенсор, оптическое приближение и многое другое.

Датчики

Это маленькие узлы, которые делают пользование устройством более приятным. Существуют датчики освещенности, гироскоп, приближения, акселерометр, компас, сканер пальца, сканер лица, пульсометр и множество других.

Модули

Современный смартфон обязан работать с Wi-Fi, в LTE сетях, с GPS. За это отвечают специальные модули, которые имеют антенны, расположенные непосредственно под корпусом девайса.

На заметку! Из последних нововведений, которое еще не получило повсеместное распространение – NFC. Наиболее широкое использование – бесконтактные платежи.

Дисплей

Любой современный смартфон имеет сенсорное управление. Экран – это лицо смартфона. Сегодня распространенные типы экранов —  IPS и AMOLED. У них есть свои преимущества и недостатки. Кроме типа, экраны отличаются размером, соотношением сторон и разрешением. Все это важные параметры. Кроме того, экраны могут иметь разное покрытие – пластиковая пленка или стекло. В дорогих устройствах используется преимущественно стекло.

На заметку! Есть девайсы, которые имеют принцип строения дисплея типа «бутерброд», где есть стекло, металлическая основа, гибкий слой, сенсорный слой и многое другое. Такие лицевые панели не боятся ударов.

Принцип работы смартфона

Процессор обрабатывает данные, которые в него попадают из оперативной и основной памяти. Основная отвечает за длительное хранение информации. Оперативная — своего рода база для процессора, в первую очередь он обращается к ней. Беспроводные интерфейсы работают за счет соответствующих модулей, а для удобства работы используются сенсоры. Все это устанавливается к материнской плате. Питание устройства обеспечивает батарея. Камера не является функционально необходимым элементом, но сегодня она важна для пользователей. Вся конструкция помешается в корпус, а лицевая панель с экраном является средством для ввода и вывода информации.

Виды смартфонов

Конечно, при слове смартфон в голову сразу приходит привычное всем устройство – корпус с дисплеем и ничего лишнего, но по факту видов смартфонов много. Некоторые совсем исчезли, другие еще представлены узким сегментом, третьи возрождаются из небытия. Итак, смартфоны бывают следующих типов.

  1. Бизнес-класс – это флагманский смартфон, в котором производитель ставит все самое лучшее, что у него есть. Это всегда стильный корпус из дорогих материалов, лучший дисплей, самый производительный чипсет, большой запас памяти, отличная камера. Иными словами – это лучшее из лучшего.
  2. Камерофон – устройство с ориентацией на фотовозможности. Девайс может быть слабым по ряду параметров, но камера здесь всегда работает отлично. Некоторые производители в данном сегменте предлагали модели с выдвижными объективами в стиле мыльниц.
  3. Кнопочные. Не стоит воспринимать смартфон с кнопками, как мобильный телефон. Есть большое количество устройств с поддержкой физической клавиатуры, которые предлагают полностью аналогичные возможности сенсорным смартфоном. Примером смартфонов с клавиатурой может служить бренд BlackBerry.
  4. Со стилусом. По большому счету, каждый сенсорный смартфон поддерживает стилус, но есть отдельные устройства, у которых в комплекте есть стилус, а софт заточен под его использование. В большей степени это актуально для работы. Пример — Samsung Galaxy Note.
  5. Раскладушка. Некогда популярные модели, состоящие из двух частей, где устройство раскрывалось, и на одной его части была представлена клавиатура, а на второй экран. Сегодня сегмент возрождается, и яркий пример топовой раскладушки – Samsung W2018. Некоторые предпочитают называть эти устройства смартфон-книжка.
  6. Слайдер – устройство с выдвижной конструкцией, где клавиатура появлялась не путем раскрытия девайса, а выдвижения ее из корпуса. Данные модели можно отнести к кнопочным вариантам или смартфонам коммуникаторам. В 2019 году на рынке появляются модели, которые возрождают направление, только в данном случае на выдвижной части будут расположены камеры.
  7. Игровые смартфоны – свежее веяние, отличаются оригинальным дизайном, мощной начинкой, возможностью подключения специальных игровых аксессуаров, а также жидкостной системой охлаждения. Температура нагрева в таких моделях, по словам производителей, не будет превышать 12-14 градусов.
  8. Гибкие смартфоны – технология будущего, которая скоро должна предстать во всей красе. В данном случае корпус и дисплей будут иметь возможность сгибаться в любой форме и направлении. Над технологией работает компания Samsung.
  9. Безрамочные смартфоны – подвид сенсорных устройств. Особенность в отсутствии каких-либо рамок вокруг экрана.
  10. Айфон – устройство, разработанное компаний Apple, работает под собственной операционной системой. Функционально и визуально не отличается от сенсорных устройств.
  11. Фаблет – смартфон с большой диагональю, переходный вариант от смартфона к планшету.
  12. «Неубиваемые» или защищенные устройства – девайсы с усиленной защитой корпуса, дисплея, защитой от влаги и пыли. Часто оснащаются емкими батареям, позиционируются, как техника для активных людей, занимающихся охотой, рыбалкой, экстремальными видами спорта.

[iframe width=»680″ height=»383″ src=»https://www.youtube.com/embed/E2hK5woB-dI»]

Самые продаваемые смартфоны 2018 года

Смартфон Xiaomi Redmi S2 4/64GB на Яндекс Маркете

Смартфон Xiaomi Mi A2 Lite 4/32GB на Яндекс Маркете

Смартфон OnePlus 6 8/128GB на Яндекс Маркете

Смартфон Meizu M6T 2/16GB на Яндекс Маркете

Смартфон Samsung Galaxy S9 128GB на Яндекс Маркете

tehnika.expert

Как это устроено. Внутренняя компоновка — android.mobile-review.com

12 февраля 2018

Макс Любин

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Привет. Сегодня мы продолжим исследовать внутренности мобильных устройств, в частности, смартфонов. В сегодняшнем материале речь пойдет про особенности компоновки элементов внутри смартфона, а также организацию внутреннего пространства у различных производителей. Это будет не исчерпывающая информация, а мое субъективное мнение, с которым вы вольны не соглашаться.

Только начав заниматься ремонтом мобильных телефонов, набираясь опыта, столкнулся с тем, что разные производители по-разному используют внутреннее пространство и по-разному распределяют платы, шлейфы, крепления внутри аппаратов. На данный момент выделил для себя пять основных видов внутренней компоновки устройств.

Китайцы, или «всё на соплях».

Вариант компоновки, применяемый в недорогих китайских устройствах, для которого характерно массовое использование проводов, шлейфов, а также островное расположение элементов. Плюсом такого расположения является простота замены отдельных компонентов без необходимости пайки. Минус – невысокая жесткость конструкции ввиду экономии на материалах и наплевательского отношения к просчету жесткости. При таком размещении несущими элементами корпуса становятся части телефона, не предназначенные для этого. Например, несущим элементом, на который крепится электроника, может являться дисплей. Последнее время подобная компоновка встречается только на совсем бюджетных устройствах, так как уважающие себя китайцы начали уделять внимание расчету конструкции. Хорошо, что подобные устройства благополучно вымирают.

«Старая школа».

Наиболее характерна для устройств Motorola. Особенность такой компоновки заключается в том, что инженеры Motorola многие годы при разработке устройств руководствуются принципом «текстолита не жалко». Выражается это в том, что материнская (основная) плата смартфона занимает почти всю внутреннюю площадь устройства. Из-за этого аккумуляторы в смартфонах от Moto плоские и тонкие при сравнимой емкости, по площади больше АКБ других производителей. Например, АКБ из Moto X 2014 в сравнении с АКБ от Samsung Galaxy S3 (емкость сравнимая).

Любопытная особенность состоит в том, что в таком случае сама плата является частью несущего каркаса, обеспечивая жесткость корпуса. С одной стороны, решение спорное, так как плата – вещь весьма нежная и очень не любит изгибов, с другой стороны, годы использования такой конструкции доказали, что она имеет право на жизнь. А еще, судя по всему, в Moto очень не любят делать отверстия в плате и контактные шлейфы. Иначе чем объяснить тот факт, что даже динамики не подключены шлейфом, а опираются контактами прямо на плату.

Нет. Совсем без шлейфов обойтись не удается, и там, где это уместно, такой вариант подключения используется, однако делить плату на части в Moto вот уже много лет не хотят.

Вообще, устройства от Moto всегда производили впечатление надежных и ладно собранных. Много винтов (не так много, конечно, как в iPhone), много крепежных элементов.

При такой конструкции есть один неявный минус – при деформации корпуса от удара и замене, например, дисплейного модуля восстановить геометрию корпуса оказывается сложно.

В конечном итоге это может стать причиной внутренних напряжений после сборки, которые могут привести к повреждениям даже при слабых нагрузках на собранное устройство.

Модульная конструкция типа «Я люблю шлейфы!».

Характерна для многих производителей и отличается тем, что разные модули устройства соединены гибкими шлейфами, которые могут пронизывать внутренности аппарата в самых неожиданных местах. Подобные конструкции очень любят, например, в Sony, HTC.

И если HTC ограничивается шлейфоманией, то Sony любит загадывать мастерам ребусы в виде не самого простого процесса извлечения материнской платы из корпуса.

Плюсом такой конструкции, как и у «всё на соплях», может являться относительная простота замены отдельных модулей. Однако проблем добавляет не самое логичное расположение этих самых шлейфов. Вернее, расположение, на самом деле, логичное, однако назвать его удобным для разборки вряд ли повернется язык. Например, в аппаратах Sony шлейфы могут находиться как над АКБ, так и одновременно под АКБ. При этом некоторые шлейфы очень хрупкие и имеют сложную геометрию.

Не отстает и LG  с ее любовью пускать шлейфы через весь корпус.

А еще бывают витиевато упрятаны в элементы корпуса, и тогда разборка устройства превращается в квест.

Модульная конструкция по типу «модули, винты и клей».

Наиболее характерным представителем этого типа является корейский производитель Samsung. Корейцы вот уже в нескольких поколениях устройств остаются верны себе, деля внутренние элементы на две части – основная плата и нижняя плата. Кроме этого, при подобной конструкции основной вид соединения модулей – разъемы и минимум проводов. Доступ к плате чаще всего несложный и проходит весьма быстро. Всё было бы замечательно, если бы не один нюанс – клей! Корейцы фанатеют от клея и заливают им дисплейный модуль вместе с навигационными кнопками и кнопкой home, что делает замену этих элементов крайне трудоемкой.

Шлейфы кнопок не заменить без снятия дисплейного модуля.

Судя по всему, корейцы считают, что дисплейный модуль в последних поколениях устройств можно и нужно менять только в сборе с рамой, нижней платой и кучей других элементов. Не самый очевидный выход, но в условиях общества потребления и в век одноразовых вещей наиболее оправданный с точки зрения прибыли и очень неприятный с точки зрения бюджета потребителя.

«Сейф».

Источник iFixit.com

Внутри такой вариант компоновки устройства может быть разным, как с модулями, так и со шлейфами. Объединяет их конструкция корпуса, представляющая из себя ванночку, в которую уложены все элементы, закрытые сверху дисплейным модулем, зачастую приклеенным к внутренним элементам. Для того, чтобы вскрыть такое устройство, придется отклеивать дисплейный модуль, так как по-другому до внутренностей не добраться.

Источник iFixit.com

В случае с одними производителями это не является проблемой, в случае с другими обещает вам увлекательное времяпрепровождение, которое пройдет под лозунгом «лопнет дисплей или нет». При такой конструкции, если производитель не поскупился на клей (привет, Samsung), даже замена батареи становится нетривиальной задачей, которая может привести к серьезным расходам. Популяризатором такой конструкции стала компания Apple, выпустив iPhone 5 с корпусом в виде алюминиевой ванны, прикрытой дисплеем.

Заключение

В разработке любого электронного устройства участвует большое количество людей самых различных профессий, среди которых и те, кто продумывает внутреннюю компоновку, а также принципы размещения элементов готового изделия. Зачастую именно от этих людей зависит, насколько ремонтопригодным окажется итоговый результат. Есть даже те, кто основой своей деятельности сделал оценку ремонтопригодности устройств, заработав на этом авторитет и деньги. Зачастую, читая выводы подобных ресурсов, внутренне не соглашаюсь со многими пунктами, и хочется выставить свой балл, но это так и остается внутренним ощущением и несогласием.

На самом деле, видов компоновки и вариантов размещения элементов существует гораздо больше. Тут я привел лишь основные, наиболее часто встречавшиеся в процессе ремонта устройств различных производителей. Кроме того, описанное выше – лишь мой субъективный опыт. У каждого мастера, занимающегося ремонтом телефонов, есть свой список любимых и нелюбимых производителей с точки зрения простоты разборки/сборки и ремонта. Был ли у вас опыт ремонта электроники, и какие впечатления остались от этого?

П.С. Я намеренно не описываю устройства Apple, так как это блог об Android.

android.mobile-review.com

Устройство смартфона

Современный смартфон представляет собой сложное многофункциональное мобильное устройство, которое буквально за несколько десятилетий прошло тернистый путь от простенького, но увесистого моноблока с антенной до ультратонкого девайса с огромным экраном. Из предмета роскоши смартфон быстро трансформировался в предмет повседневного пользования, доступный даже ребенку.  Обширный функционал, большое количество инструментов и приложения-помощники облегчают нашу жизнь и с помощью своего смартфона сегодня легко сделать фото, снять видео, слушать музыку, используя усовершенствованные плееры, пользоваться органайзерами, электронной почтой и выполнять массу других не менее полезных и интересных функций. И, казалось бы, спроси любого пользователя о начинке его девайса, и он с легкостью перечислит все то, что использует в телефоне (к примеру, в смартфоне бренда Хайскрин), и никто не догадается заглянуть глубже: под крышку смартфона и посмотреть - каково же устройство смартфона изнутри?

ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ СМАРТФОНА

1.       Электронная плата

Или материнская плата. Ее называют основой смартфона, так как именно она отвечает за выполнение его основных функций. Так же, как на стационарном компьютере или любом другом современном электронном устройстве, материнская плата выступает основной деталью всего аппарата. В мобильных устройствах плата представлена как сравнительно небольшая пластина, которая размещена по всему периметру телефона, учитывая площади, отведенные под батарею и экран. Все комплектующие смартфона, интерфейсы, модули, детали крепятся к плате. Благодаря работе электронной платы все элементы устройства работают в нормальном режиме и могут беспрепятственно функционировать между собой. Именно поэтому электронная плата является самой дорогой во всех устройствах.

2.       Процессор

 Процессор занимает не менее значимое по важности место в работе мобильного устройства. Главная его задача лежит в обработке передаваемых данных. Можно сказать, что процессор – это «двигатель» смартфона, главная вычислительная мощность, он отвечает за быстродействие телефона, его адекватную работу, возможность одновременного выполнения нескольких опций так, чтобы при этом операция не отразилась негативным образом на быстродействии.

3.      Оперативная память

Ни одно устройство смартфона не обходится без оперативной памяти и модуля постоянной памяти. Это такая же важная деталь для девайса, как и материнская плата, и процессор. Без оперативной памяти смартфон просто не будет работать, так как до того момента, как информация попадает на обработку, она должна быть перемещена из постоянной памяти в оперативную. Не следует преуменьшать и важность постоянной (или временной) памяти – если в устройстве ее нет, то аппарат попросту не сможет обрабатывать данные, передавать их на дисплей и т.д. Все программные компоненты сосредоточены на внутренней памяти, которая может иметь расширение в виде специального слота для карты памяти, объем ее зачастую в несколько раз превышает размер встроенной памяти.

4.       Комплектующие или детали корпуса

К ним относится, как правило, клавиатурный блок и, в зависимости от рассматриваемой модели смартфона, моноблок (в устаревших вариантах: слайдер, флип и т.д.)

5.       Дисплей

Его задача заключается в передаче визуальной информации и ориентирования в программном обеспечении. Современные смартфоны сегодня оснащаются очень качественными дисплеями при максимально возможных минимальных размерах, по параметрам разрешения не уступающим большим двадцатидюймовым мониторам привычных ПК. Существует дисплеи, которые: подключаются к материнской плате и дисплеи или припаиваются непосредственно к корпусу. К слову сказать, дисплей является одной из самых дорогих по цене составляющих любого смартфона.

6.       Аккумулятор

Источник питания смартфона, позволяющий длительный период времени мобильному устройству работать в автономном режиме без подключения к электросети. Сегодня телефоны оснащаются литий-ионными или литий- полимерными батареями. Также, встречаются съемные аккумуляторы и встроенные.

7.       Камера

Как правило, размещается в верхней части смартфона. Вверху камеры располагается блок линз, который мы и называем камерой. Главная деталь фотокамеры - матрица, которая крепится к нижней части устройства камеры и закрыта специальной защитной крышкой.

ВТОРОСТЕПЕННЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СМАРТФОНА

1. Динамики, микрофоны и разъем для наушников. Несмотря на то, что данные модули причисляют к второстепенным по важности составляющим, их работа – качественный звук и его воспроизведение играют важную роль в работе телефона. Устройство смартфона современного образца может включать порядка 3-х микрофонов: для разговоров, для записывания звуков на диктофон и для шумопонижения в момент телефонного разговора.

2. Шлейф. С его помощью соединяют подвижные части в мобильных устройствах. В защищенных смартфонах данной детали уделяется особое внимание.

3. Вибромотор. Отвечает за такую привычную всем вибрацию в смартфоне.

4. Антенна. Модуль, отвечающий за передачу сигнала радиостанций. Представлен в виде штырька или пластины внутри корпуса телефона.

В заключение необходимо подчеркнуть, что многофункциональность смартфона, возможность использования его инструментов и приложений – это всего лишь верхушка айсберга в устройстве смартфона. Современное мобильное устройство представляет собой достаточно непростой, с точки зрения электроники и электротехники, аппарат, который, несмотря на очень компактные размеры, объединяет в себе мощный функционал и неплохой потенциал для развития.


Официальный интернет-магазин телефонов Highscreen

Каталог смартфонов Хайскрин

hs-store.ru

особенности строения и специфика использования — Ferra.ru

Что касается энергопотребления, то основные ресурсы обычно уходят не на саму работу фотосенсора, а на постпроцессинг снимка встроенными средствами, то есть преобразование в какой-либо формат и сохранение в память. Вспышка в камерофонах представлена чаще всего простеньким светодиодом с буквально мизерным ведущим числом по сравнению с современными фотоаппаратами класса «мыльница». Ахиллесовой пятой всех бюджетных и мейнстрим-телефонов с камерой является отсутствие функции автофокусировки, что в конечном итоге более всего сказывается на качестве снимков. Ну а рекламные саги про мегапиксели в контексте «более 2 Mpix» вообще неуместны в мобильной сфере.

Ferra.ru: Как считают профи, использование CCD-сенсоров и трансфокаторов обосновано с технической точки зрения или же это всего лишь очередной маркетинговый ход?

О.К.: В первую очередь следует помнить про «прожорливость» CCD-сенсора. Даже с CMOS далеко не все камерофоны характеризуются достаточным временем работы от одного заряда аккумулятора в режиме постоянной съёмки, а если к этому добавить широкие коммуникационные возможности (Wi-Fi, Bluetooth), то навряд ли даже BP-6L на 1500 мА*ч справится с такой трудоёмкой задачей. Вариообъектив сегодня – вопрос спорный. Если посмотреть на размеры аппаратов с такой функцией, то, пожалуй, у всякого возникнет желание купить телефон и камкодер в виде двух отдельных гаджетов. Резюме: сегодня технологии ещё не достигли такого уровня, когда CCD и оптический зум были бы уместны в мобильных телефонах.

Ferra.ru: Надёжно ли защищают фотомодуль от повреждения различные шторки и заглушки?

О.К.: Механическая защита объектива вполне достаточна для предотвращения физических повреждений. В моей ремонтной практике случаи выхода из строя фотомодуля единичны.

Остаётся лишь упомянуть процесс «кормления» наших мобильных питомцев. Зарядка мобильного телефона управляется процессором на основании замеров напряжения и температуры аккумуляторной батареи. Обычно управление осуществляется через ключ зарядки, который выполнен на полевом транзисторе или сборке. Использование неисправных зарядных устройств – наиболее частая причина выхода из строя как цепи зарядки, так и телефона в целом.

О.К.: Часто встречающаяся неисправность – поставили разрядившийся телефон на зарядку на ночь, а утром он не включился. Как показывает практика, около 70% подобного рода ситуаций происходит из-за слишком севшего аккумулятора, как бы это странно ни звучало. Дело в том, что при напряжении на аккумуляторе менее 3,2 В (для Siemens, например) не запустится зарядка телефона. Решение простое – подзарядить отдельно батарею от источника питания. Но не советую делать это самому, если вы не уверены в своих познаниях в электронике, так как при этом можно загубить не только аккумулятор и телефон, но и нанести вред своему здоровью. Тем более что такая процедура в СЦ и мастерских стоит недорого (а иногда выполняется совершенно бесплатно). Ну а лучше всего вовремя ставить телефон на зарядку.

Вердикт Ferra.ru

Народная мудрость «Восток – штука тонкая» полностью применима и к мобильным телефонам, причём география обозначена довольно точно. За чередой повседневных звонков, бесконечных SMS и попутного мобильного сёрфинга порой без внимания остаётся что-то очень важное – к примеру, внутренняя сторона дела. А иногда очень важно бывает знать ответ на вопрос «Как же это всё работает?!», чтобы решить кроссворд, блеснуть перед коллегами глубокими познаниями, утолить интерес крохи-сына и т.д. Важно знать, что почти все телефоны похожи друг на друга так, как похожи между собой автомобили с четырьмя колёсами, тогда как внутренняя или внешняя отделка вместе с выбором двигателя и формы кузова всецело лежит на плечах производителя. Это говорит о том, что миру не грозит тотальная унификация средств связи – и уже завтра мы можем стать свидетелями появления на свет серийных образцов того, что ещё сегодня зовётся концептом. И даже в такой торжественный момент Ferra.ru всегда готова дать ответ на насущный вопрос: «Как же, чёрт возьми, это всё работает?!» Причём на вышеизложенном мы не остановимся, ожидайте в ближайшее время продолжение темы препарирования «начинки» мобильников. Оставайтесь с нами!

www.ferra.ru

Как работает Android, часть 1 / Ростелеком-Солар corporate blog / Habr

В этой серии статей я расскажу о внутреннем устройстве Android  —  о процессе загрузки, о содержимом файловой системы, о Binder и Android Runtime, о том, из чего состоят, как устанавливаются, запускаются, работают и взаимодействуют между собой приложения, об Android Framework, и о том, как в Android обеспечивается безопасность.

Статьи серии:





Немного фактов

Android  —  самая популярная операционная система и платформа для приложений, насчитывающая больше двух миллиардов активных пользователей. На ней работают совершенно разные устройства, от «интернета вещей» и умных часов до телевизоров, ноутбуков и автомобилей, но чаще всего Android используют на смартфонах и планшетах.

Android  —  свободный и открытый проект. Большинство исходного кода (который можно найти на https://source.android.com) распространяется под свободной лицензией Apache 2.0.

Компания Android Inc. была основана в 2003 году и в 2005 году куплена Google. Публичная бета Android вышла в 2007 году, а первая стабильная версия  —  в 2008, с тех пор мажорные релизы выходят примерно раз в год. Последняя на момент написания стабильная версия Android  —  7.1.2 Nougat.


Android is Linux

По поводу такой формулировки было много споров, так что сразу поясню, что именно я имею в виду под этой фразой: Android основан на ядре Linux, но значительно отличается от большинства других Linux-систем.

Среди исходной команды разработчиков Android был Robert Love, один из самых известных разработчиков ядра Linux, да и сейчас компания Google остаётся одним из самых активных контрибьюторов в ядро, поэтому неудивительно, что Android построен на основе Linux.

Как и в других Linux-системах, ядро Linux обеспечивает такие низкоуровневые вещи, как управление памятью, защиту данных, поддержку мультипроцессности и многопоточности. Но  —  за несколькими исключениями  —  вы не найдёте в Android других привычных компонентов GNU/Linux-систем: здесь нет ничего от проекта GNU, не используется X.Org, ни даже systemd. Все эти компоненты заменены аналогами, более приспособленными для использования в условиях ограниченной памяти, низкой скорости процессора и минимального потребления энергии  — таким образом, Android больше похож на встраиваемую (embedded) Linux-систему, чем на GNU/Linux.

Другая причина того, что в Android не используется софт от GNU  —  известная политика «no GPL in userspace»:


We are sometimes asked why Apache Software License 2.0 is the preferred license for Android. For userspace (that is, non-kernel) software, we do in fact prefer ASL 2.0 (and similar licenses like BSD, MIT, etc.) over other licenses such as LGPL.

Android is about freedom and choice. The purpose of Android is promote openness in the mobile world, and we don’t believe it’s possible to predict or dictate all the uses to which people will want to put our software. So, while we encourage everyone to make devices that are open and modifiable, we don’t believe it is our place to force them to do so. Using LGPL libraries would often force them to do just that.

Само ядро Linux в Android тоже немного модифицировано: было добавлено несколько небольших компонентов, в том числе ashmem (anonymous shared memory), Binder driver (часть большого и важного фреймворка Binder, о котором я расскажу ниже), wakelocks (управление спящим режимом) и low memory killer. Исходно они представляли собой патчи к ядру, но их код был довольно быстро добавлен назад в upstream-ядро. Тем не менее, вы не найдёте их в «обычном линуксе»: большинство других дистрибутивов отключают эти компоненты при сборке.

В качестве libc (стандартной библиотеки языка C) в Android используется не GNU C library (glibc), а собственная минималистичная реализация под названием bionic, оптимизированная для встраиваемых (embedded) систем  —  она значительно быстрее, меньше и менее требовательна к памяти, чем glibc, которая обросла множеством слоёв совместимости.

В Android есть оболочка командной строки (shell) и множество стандартных для Unix-подобных систем команд/программ. Во встраиваемых системах для этого обычно используется пакет Busybox, реализующий функциональность многих команд в одном исполняемом файле; в Android используется его аналог под названием Toybox. Как и в «обычных» дистрибутивах Linux (и в отличие от встраиваемых систем), основным способом взаимодействия с системой является графический интерфейс, а не командная строка. Тем не менее, «добраться» до командной строки очень просто  —  достаточно запустить приложение-эмулятор терминала. По умолчанию он обычно не установлен, но его легко, например, скачать из Play Store (Terminal Emulator for Android, Material Terminal, Termux). Во многих «продвинутых» дистрибутивах Android  —  таких, как LineageOS (бывший CyanogenMod)  —  эмулятор терминала предустановлен.

Второй вариант  —  подключиться к Android-устройству с компьютера через Android Debug Bridge (adb). Это очень похоже на подключение через SSH:

[email protected]$ adb shell android$ uname Linux

Из других знакомых компонентов в Android используются библиотека FreeType (для отображения текста), графические API OpenGL ES, EGL и Vulkan, а также легковесная СУБД SQLite.

Кроме того, раньше для реализации WebView использовался браузерный движок WebKit, но начиная с версии 7.0 вместо этого используется установленное приложение Chrome (или другое; список приложений, которым разрешено выступать в качестве WebView provider, конфигурируется на этапе компиляции системы). Внутри себя Chrome тоже использует основанный на WebKit движок Blink, но в отличие от системной библиотеки, Chrome обновляется через Play Store  —  таким образом, все приложения, использующие WebView, автоматически получают последние улучшения и исправления уязвимостей.


It’s all about apps

Как легко заметить, использование Android принципиально отличается от использования «обычного Linux» —  вам не нужно открывать и закрывать приложения, вы просто переключаетесь между ними, как будто все приложения запущены всегда. Действительно, одна из уникальных особенностей Android — в том, что приложения не контролируют напрямую процесс, в котором они запущены. Давайте поговорим об этом подробнее.

Основная единица в Unix-подобных системах  —  процесс. И низкоуровневые системные сервисы, и отдельные команды в shell’е, и графические приложения  —  это процессы. В большинстве случаев процесс представляет собой чёрный ящик для остальной системы  —  другие компоненты системы не знают и не заботятся о его состоянии. Процесс начинает выполняться с вызова функции main() (на самом деле _start), и дальше реализует какую-то свою логику, взаимодействуя с остальной системой через системные вызовы и простейшее межпроцессное общение (IPC).

Поскольку Android тоже Unix-подобен, всё это верно и для него, но в то время как низкоуровневые части  —  на уровне Unix  —  оперируют понятием процесса, на более высоком уровне  —  уровне Android Framework  —  основной единицей является приложение. Приложение  —  не чёрный ящик: оно состоит из отдельных компонентов, хорошо известных остальной системе.

У приложений Android нет функции main(), нет одной точки входа. Вообще, Android максимально абстрагирует понятие приложение запущено как от пользователя, так и от разработчика. Конечно, процесс приложения нужно запускать и останавливать, но Android делает это автоматически (подробнее я расскажу об этом в следующих статьях). Разработчику предлагается реализовать несколько отдельных компонентов, каждый из которых обладает своим собственным жизненным циклом.


In Android, however, we explicitly decided we were not going to have a main() function, because we needed to give the platform more control over how an app runs. In particular, we wanted to build a system where the user never needed to think about starting and stopping apps, but rather the system took care of this for them… so the system had to have some more information about what is going on inside of each app, and be able to launch apps in various well-defined ways whenever it is needed even if it currently isn’t running.

Для реализации такой системы нужно, чтобы приложения имели возможность общатся друг с другом и с системными сервисами  —  другими словами, нужен очень продвинутый и быстрый механизм IPC.

Этот механизм  —  Binder.


Binder

Binder  —  это платформа для быстрого, удобного и объектно-ориентированного межпроцессного взаимодействия.

Разработка Binder началась в Be Inc. (для BeOS), затем он был портирован на Linux и открыт. Основной разработчик Binder, Dianne Hackborn, была и остаётся одним из основных разработчиков Android. За время разработки Android Binder был полностью переписан.

Binder работает не поверх System V IPC (которое даже не поддерживается в bionic), а использует свой небольшой модуль ядра, взаимодействие с которым из userspace происходит через системные вызовы (в основном ioctl) на «виртуальном устройстве» /dev/binder. Со стороны userspace низкоуровневая работа с Binder, в том числе взаимодействие с /dev/binder и marshalling/unmarshalling данных, реализована в библиотеке libbinder.

Низкоуровневые части Binder оперируют в терминах объектов, которые могут пересылаться между процессами. При этом используется подсчёт ссылок (reference-counting) для автоматического освобождения неиспользуемых общих ресурсов и уведомление о завершении удалённого процесса (link-to-death) для освобождения ресурсов внутри процесса.

Высокоуровневые части Binder работают в терминах интерфейсов, сервисов и прокси-объектов. Описание интерфейса, предоставляемого программой другим программам, записывается на специальном языке AIDL (Android Interface Definition Language), внешне очень похожем на объявление интерфейсов в Java. По этому описанию автоматически генерируется настоящий Java-интерфейс, который потом может использоваться и клиентами, и самим сервисом. Кроме того, по .aidl-файлу автоматически генерируются два специальных класса: Proxy (для использования со стороны клиента) и Stub (со стороны сервиса), реализующие этот интерфейс.

Для Java-кода в процессе-клиенте прокси-объект выглядит как обычный Java-объект, который реализует наш интерфейс, и этот код может просто вызывать его методы. При этом сгенерированная реализация прокси-объекта автоматически сериализует переданные аргументы, общается с процессом-сервисом через libbinder, десериализует переданный назад результат вызова и возвращает его из Java-метода.

Stub работает наоборот: он принимает входящие вызовы через libbinder, десериализует аргументы, вызывает абстрактную реализацию метода, сериализует возвращаемое значение и передаёт его процессу-клиенту. Соответственно, для реализации сервиса программисту достаточно реализовать абстрактные методы в унаследованном от Stub классе.

Такая реализация Binder на уровне Java позволяет большинству кода использовать прокси-объект, вообще не задумываясь о том, что его функциональность реализована в другом процессе. Для обеспечения полной прозрачности Binder поддерживает вложенные и рекурсивные межпроцессные вызовы. Более того, использование Binder со стороны клиента выглядит совершенно одинаково, независимо от того, расположена ли реализация используемого сервиса в том же или в отдельном процессе.

Для того, чтобы разные процессы могли «найти» сервисы друг друга, в Android есть специальный сервис ServiceManager, который хранит, регистрирует и выдаёт токены всех остальных сервисов.

Binder широко используется в Android для реализации системных сервисов (например, пакетного менеджера и буфера обмена), но детали этого скрыты от разработчика приложений высокоуровневыми классами в Android Framework, такими как Activity, Intent и Context. Приложения могут также использовать Binder для предоставления друг другу собственных сервисов  —  например, приложение Google Play Services вообще не имеет собственного графического интерфейса для пользователя, но предоставляет разработчикам других приложений возможность пользоваться сервисами Google Play.

Подробнее про Binder можно узнать по этим ссылкам:


В следующей статье я расскажу о некоторых идеях, на которых построены высокоуровневые части Android, о нескольких его предшественниках и о базовых механизмах обеспечения безопасности.

habr.com

Принцип работы и устройство телефона

Устройство телефона сильно изменилось с момента его изобретения. Сегодня это даже не тот аппарат, который просто передает голос одного человека другому на большие расстояния. В современном мире это сложное техническое средство с искусственным интеллектом, умеющее не только звонить и передавать сообщения, но также воспроизводить видео и аудио, выходить в Интернет, обрабатывать большие объемы информации, одновременно выполнять множество операций и задач. Что мы знаем о том, как телефон устроен и как работает? В рамках этой статьи попробуем разобраться в этом вопросе.

Зарождение и эволюция телефона

Основателем первого аппарата для передачи информации на расстояние принято считать Сэмуэля Морзе, который изобрел телеграф и азбуку Морзе.

Назвать этот аппарат полноценным телефоном сложно, так как информация передавалась с помощью замыкания контактов и специально разработанного для него кода "морзянки", как ее часто называют сокращенно.

Некоторые историки приписывают изобретение первого телефона Антонио Меуччи, который он назвал телектрофоном. Он разработал чертежи, но по неведомой никому причине не зарегистрировал свое творение. Поэтому патент принадлежит Александру Беллу. Его приспособление было без звонка и внешне не имело ничего общего с современными аппаратами.

Устройство телефона было громоздким и неудобным для переговоров, вес - около восьми килограммов. Однако это не помешало его популяризации и широкому распространению по всем странам. К началу двадцатого века в мире насчитывалось уже более десяти тысяч станций. С каждым разом в его конструкцию вносили изменения и доработки, так появился отдельно микрофон и динамик в его конструкции.

Глобальное строительство АТС привело к модернизации аппаратов. У них появилась трубка и диск для набора номера абонента. Циферблат содержал цифры и буквы, кроме литеры "З", так как она напоминает тройку. На кнопочных стационарных телефонах такая нумерация сохранилась и по сей день. Это сделано вовсе не для отправки сообщений, так проще запоминать номер. Первые аппараты в советской России принадлежали двум компаниям: "Эрикссон" и "Сименс". Это были телефоны без зарядного устройства, работающие по принципу передачи и приема простых электрических импульсов.

Беспроводные телефоны появились в нашей стране в 70-х годах двадцатого века. Они передавали радиосигнал на базу, которая, в свою очередь, по линии через коммутаторы связывалась с другим абонентом. Их торговое название "Алтай", они представляли собой прототип мобильной связи. Весила такая установка семь килограммов. Для переноски она не годилась, поэтому ею оснащали автомобили оперативных служб. Прекратила свое существование только в 2011 году.

В России первая сотовая связь появилась в 1991 году, и работала она по стандарту NMT. Первыми поставщиками мобильных телефонов стали "Нокия" и "Моторола". Цены на аппараты были космическими, и могли их себе позволить только очень богатые люди. Стандарт GSM появился в 1993 году и, победив своих конкурентов, прижился во многих странах. Он позволяет реализовать большой функционал, в том числе передавать короткие сообщения. Изначально их предполагали отправлять в качестве сервисных уведомлений, но опция настолько понравилась пользователям, что превратилась в отдельную услугу сотовых операторов.

Со вступлением в эру портативных аппаратов устройство мобильных телефонов становилось все сложнее, размеры и вес - меньше, а возможности - больше. Из трехкилограммовых гигантов они превратились в миниатюрные средства связи, которые легко помещаются даже в руке ребенка. Со временем реальную кнопочную клавиатуру заменила виртуальная на сенсорном экране. На панели появились камеры, сканеры отпечатка пальца и многие другие приспособления.

Как устроены аналоговые телефонные аппараты

Устройство телефона с дисковым и кнопочным набором схоже по наличию составных блоков, но отличается принципом работы. Агрегаты включают в себя следующие модули:

  • Трубка с микрофоном и динамиком.
  • Телефон.
  • Вызывное средство.
  • Узел набора номера.
  • Трансформатор.
  • Рычажный выключатель.
  • Разделяющий конденсатор.
  • Радиочастотный модуль (переносные станции).

Рычажный выключатель отвечает за подключение устройства к абонентской линии. В устройстве беспроводного телефона соединение обусловлено включением питания трубки аппарата.

Микрофон преобразует звуковые волны в электрические сигналы. Приборы подразделяются на электродинамические, конденсаторные, угольные, электромагнитные и пьезоэлектрические. Также их делят на активные и пассивные. Активные образуют из звука электромагнитный импульс, пассивные меняют параметры других узлов, в основном емкость и сопротивление. Для последних необходим дополнительный источник питания.

Телефон переводит электрические импульсы в звук. Протекающий по катушкам электрический ток образует переменное магнитное поле, которое заставляет вибрировать мембрану динамика. Электродинамические и электромагнитные аппараты используют дифференциальную магнитную систему, пьезоэлектрические деформируют элементы мембраны связанных с ней источников звуковых частот.

Вызывной узел может быть индукционным и электронным. Необходим для оповещения абонента о входящем вызове. Первый с помощью протекающего тока в катушках заставляет вибрировать боек и ударять по звонковым чашечкам. Электронный блок обрабатывает информацию о входящем сигнале и перенаправляет его на общий динамик в виде импульсов заданной частоты, который называется рингтоном.

Радиочастотный модуль присутствует только в устройстве беспроводных телефонов. Он предназначен для обмена информацией между телефоном и приемником посредством радиосигналов.

Трансформатор связывает отдельные разговорные узлы между собой. Также устраняет эффект локального эха в трубке и отвечает за согласование с сопротивлением линии.

Разделительный конденсатор необходим для соединения телефона с линией в режиме приема входящего сигнала и ожидания исходящего. Поддерживает высокое сопротивление большому входящему напряжению и низкое - малому.

Номеронабиратель бывает импульсным (дисковым) и электронным (кнопочным). В первом варианте механическое колесо, вращаясь, замыкает контакты и отправляет на АТС сигналы. Их количество соответствует конкретному числу номера абонента. Электронные работают через интегральные микросхемы, которые генерируют искусственно импульсы с помощью твердотельных реле и отправляют их на приемник станции. Современные АТС еще сохраняют такой способ вызова абонента, но чаще используют тональный набор. Современные аппараты также поддерживают еще IP-телефонию. Принцип действия тонального набора заключается в генерации кратковременных сигналов предустановленных частот, каждое значение которой соответствует определенному числу номера. Устройство подключения телефона по протоколу IP предполагает использование сервера провайдера по выделенному интернет-каналу, с которого производится звонок. Мобильные аппараты отправляют радиосигналы заданной частоты на систему коммуникаций вышек сотовых операторов.

Принцип работы аппаратов в проводных сетях

Для того чтобы понимать устройство мобильного телефона в полном объеме, необходимо знать, как работает аналоговая система АТС. Несмотря на то что сотовые телефоны представляют собой сложную цифровую структуру с интегральными схемами, в их работу заложен базовый принцип обычных стационарных аппаратов.

Каждый поставщик услуг присваивает своим клиентам уникальные идентификационные номера, по которым он различает их между собой. В данном случае это называется номером абонента или точки подключения, к которой подходят провода. Когда АТС отправляет сигнал, телефон находится в отключенном состоянии, то есть трубка находится на аппарате, а рычажный переключатель - в разомкнутом положении. При поступлении вызова с линии ток проходит по первичной обмотке, заставляя вибрировать кулачок и бить по чашечкам. В электронных системах это происходит иначе, сигнал подается на внешний динамик, и на выходе мы слышим мелодию или пение птиц, например. После того как абонент поднимет трубку, цепь переговорного модуля и набора номера замыкается, а приемная размыкается с помощью реле.

Звонок другому пользователю происходит в обратном порядке. Человек снимает трубку, чем замыкает одну цепь и разъединяет другую. Вызов происходит в модуле набора номера путем отправки импульсов или сигналов на коммутирующие устройства станции. Она, в свою очередь, распознает числа, комбинируя их в единый номер, перенаправляет на нужную точку.

Передача голоса в аналоговых системах происходит благодаря вибрации мембраны микрофона. В угольных она создает уплотнение, что вызывает возмущение магнитного поля катушки. Такое колебание формирует импульс, который отправляет на другой приемник.

Схематическое исполнение мобильных телефонов

Устройство сотового телефона следует выделить в отдельную категорию, так как по своему исполнению он напоминает DECT-систему, но с рядом отличий. Он также передает на приемник радиосигнал, но предварительно его шифруя. Использует свои частоты и каналы для работы. Но представлять мобильный гаджет как телефон не совсем правильно. Это уже давно многофункциональное устройство.

Если говорить о внешнем исполнении, то следует отметить следующее:

  • Форм-фактор. Это может быть раскладной или раздвижной корпус.
  • Камера.
  • Микрофон.
  • Динамик.
  • Экран.
  • Клавиатура.
  • USB-разъем.
  • Аккумуляторная батарея.
  • Зарядные устройство для мобильных телефонов.
  • Сим-карта.

Многие гаджеты дополнены различными аксессуарами, что расширяет их область применения. Принципиальная схема внутреннего устройства представлена на рисунке ниже.

Несмотря на это, прибор работает исключительно с аналоговыми радиосигналами, все процессы в нем полностью оцифрованы. Его микросхема включает аналоговые и цифровые блоки.

Аналоговый модуль

Он включает в себя средство приема и передачи сигналов. Обычно располагается отдельно от цифрового узла. По своим рабочим характеристикам напоминает радиотелефон, но работающий по стандарту GSM. Приемник и передатчик работают не синхронно, отправка сигнала происходит с 1/8 задержкой. Это позволяет экономить заряд батареи и интегрировать усилитель со смесителем. Поскольку прибор никогда не работает на прием и передачу одновременно, то собой он представляет некий коммутатор, который переключает антенну с одного режима на другой.

На приеме после прохождения фильтра каналов сигнал усиливается с помощью МШУ и отправлятся на смеситель. Далее он демодулируется и передается на аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует его в цифровой сигнал, необходимый для работы центрального процессора.

На передаче логический генератор модулирует цифровые данные в сигнал. Далее через смеситель он поступает на частотный синтезатор, после которого переходит на канальный фильтр и усиленный. Только сигнал достаточной мощности подается на антенну, откуда он уходит в пространство.

Цифровой модуль

Главным элементом и мозгом всей системы является центральный процессор, который обрабатывает всю поступающую информацию. Чипсет микросхемы используется аналогичный компьютерному, но по производительности и мощности он не может с ним соперничать. Кроме ЦПУ в этот блок входит:

  • Аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует аналоговые сигналы микрофона в цифровой вид данных.
  • Кодер и декодер речи и каналов.
  • Преобразователь цифрового сигнала в аналоговый.
  • Дешифратор и шифратор.
  • Детектор активности речи. Обеспечивает работу узлов, только когда присутствует речь абонента.
  • Терминальные средства. Образуют интерфейс связи с внешними устройствами, например ПК или устройство зарядки для телефона.
  • Модули беспроводных сетей.
  • Клавиатура.
  • Дисплей.
  • Динамик.
  • Микрофон.
  • Модуль камеры.
  • Съемный накопитель.
  • Сим-карта.

Некоторые компании используют два микрофона. Один необходим для подавления внешних шумов. Также иногда применяются два динамика: один - для телефонных разговоров, другой - для воспроизведения музыки.

Принцип работы мобильных устройств в сотовой сети

Мобильные телефоны работают в сети стандарта GSM на четырех частотах:

  • 850 МГц.
  • 900 МГц.
  • 1800 МГц.
  • 1900 МГц.

Стандарт системы включает в себя три основных компонента:

  1. Подсистему базовых станций (BSS).
  2. Подсистему коммутационных переключений (NSS).
  3. Центр обслуживания и управления (OMC).

Аппарат взаимодействует с базовыми станциями (вышками). После включения он начинает сканирование сетей своего стандарта, которые узнает по транслируемому идентификатору. При ее наличии телефон выбирает ту станцию, чей уровень сигнала выше. Далее проходит аутентификацию. Идентификаторами являются уникальные номера сим-карты IMSI и Ki. Далее центр аутентификации (AuC) отправляет устройству число случайного порядка, которое является ключом для специального алгоритма вычислений. Одновременно система проводит такой расчет у себя. Если результаты базы и аппарата совпадают, то происходит регистрация телефона в сети.

Уникальным идентификатором для аппарата является его IMEI, который хранится в энергонезависимой памяти. Этот номер задается заводом-производителем и является его паспортом. Первые восемь цифр IMEI включают в себя описание устройства, остальные - серийный номер с контрольным числом.

После успешной регистрации телефон готов к обмену сигналами с базовыми станциями. Как уже говорилось ранее, устройство телефонов сотовых операторов похоже на систему аппаратов DECT, но со своими отличиями. Перед выходом в эфир сигнал мобильного шифруется и делится на отрезки по 20 мс. Кодирование производится по алгоритму стандарта EFR с использованием открытого ключа. И антенна активируется детектором активности речи (VAD), то есть когда человек начинает говорить. Прерывистость речи обрабатывает кодек по алгоритму DTX. У принимающей стороны сигнал обрабатывается аналогичным образом, но в обратном порядке.

Зарядные устройства

Зарядные устройства для мобильных телефонов являются важным компонентом, так как благодаря ним аппарат продолжает функционировать. Их прямое назначение - уменьшать напряжение и ток электросети до необходимых значений и подавать его аккумулятору. В основном на выходе напряжение составляет 5 В, сила тока зависит от модели и емкости аккумулятора. От его силы зависит также время заряда батареи.

Зарядные средства делят:

  • На трансформаторные.
  • Импульсные.

Первые не боятся перепадов напряжения и всегда имеют большой запас по току. Принципиальная схема их очень проста. На понижающую катушку подается сетевое напряжение, которая уменьшает его до нужных значений. Ток со второй обмотки переходит на диодный мост, где установлен конденсатор. Он выполняет роль фильтра от скачков напряжения и забирает излишки на себя. Далее резистор понижает ток и передает его аккумулятору.

Схема импульсных ЗУ более сложная и выполнена с применением диодов и транзисторов.

Поддержка беспроводных систем передачи данных

В настоящее время существует три способа передачи данных:

  1. Инфракрасный порт.
  2. Bluetooth.
  3. Wi-Fi.

Первый доказал свою неэффективность, поэтому не используется. Последние два реализованы практически на всех аппаратах. Bluetooth имеет малый радиус действия и применяется в основном с целью организации интерфейса связи с портативными устройствами для телефона.

Wi-Fi считается более расширенным форматом и используется для выхода в Интернет. Следует отметить, что существуют специальные программные обеспечения, которые позволяют совершать звонки по каналу Интернет, не используя сотовую связь. Также с помощью данной технологии можно организовывать локальную сеть, к которой могут подключиться сразу несколько устройств и обмениваться данными.

Дополнительные аксессуары

Компании-производители всячески пытаются привлечь клиентов к своей продукции, поэтому постоянно расширяют ассортимент предлагаемой номенклатуры. Сюда входят:

  • Чехлы.
  • Защита стекол.
  • Портативные устройства для телефона, например гарнитура.
  • Съемные накопители.
  • Средства мультимедиа.
  • Умные средства.
  • USB-устройства для телефона, например кабели, переходники или зарядные средства.

Подобные утилиты значительно расширяют возможности гаджетов и упрощают жизнь своим владельцам.

Сравнительные характеристики современных моделей телефонов

Для того чтобы понять, что собой представляют современные телефоны, необходимо увидеть наглядно их параметры. Но рассматривать одну торговую марку несправедливо. Обзор одного образца не даст полной картины, поэтому для сравнения и анализа были взяты три флагманских смартфона торговых марок Samsung (устройство телефонов этой марки не слишком отличается от других), Apple и Xiaomi. По ценовой категории они выстроились в следующем порядке:

  1. Apple.
  2. Samsung.
  3. Xiaomi.

Судя по цене, в устройстве телефонов "Айфон" использованы передовые технологии, которые обладают самыми высоким параметрами. Однако компания "Самсунг" присутствует на рынке с 1938 года и накопила большой опыт. Вообще, целью сравнения не является выявить победителя и ответить на вопрос, что лучше - устройство телефонов на "Андроиде" или на платформе iOS. Задача заключается в том, чтобы показать, каких высот достигли технологии.

Таблица технических характеристик
Наименование параметров Apple Sumsung Xiaomi
Размеры, мм 77,4×157,5×7,7 76,4×161,9×8,8 74,9×150,9×8,1
Вес, г 208 201 189
Поддержка сетей Телефоны Samsung, Apple и Xiaomi поддерживают сети следующих поколений: 2G, 3G, 4G
Сим-карты 1 ноноразмерная 2 наноразмерные
Размер дисплея по диагонали, дюймы 6,5 6,4 5,99
Разрешение экрана 2688×1242 2960×1440 2160×1080
Плотность точек на дюйм 458 516 403
Технология изготовления OLED Super AMOLED IPS
Количество цветов на экране 16 млн 17 млн 16,7 млн
Система iOS Android
Производитель процессора Apple Samsung Qualcomm
Модель процессора A12 Bionic Exynos 9810 Snapdragon 845
Число ядер 6 В устройстве телефонов Xiaomi и Samsung их 8 в общей конфигурации, по 4 на каждую
Частота, ГГц 2,5 1,9; 2,9 1,8; 2,8
Технология, нм 7 10
Оперативная память, ГБ 4 6
Внутренняя память, ГБ 256 128
Встроенные датчики
  • Датчик освещения;
  • датчик приближения;
  • компас;
  • барометр
  • акселерометр;
  • гироскоп
  • Датчик освещения;
  • датчик приближения;
  • компас;
  • барометр;
  • акселерометр;
  • гироскоп;
  • датчик Холла;
  • датчик сердечного ритма
  • Датчик освещения;
  • датчик приближения;
  • компас;
  • барометр;
  • акселерометр;
  • гироскоп;
  • датчик Холла
Разрешение тыловой камеры, Мп

Основная: 12 Мп

Вспомогательная: 12 Мп

Светочувствительность диафрагмы

Основная: ƒ/2.4

Вспомогательная: ƒ/1.8

Основная: ƒ/2.4

Вспомогательная: ƒ/1.5

Основная: ƒ/2.4

Вспомогательная: ƒ/1.8

Разрешение фронтальной камеры, Мп 7 8 5
Светочувствительность диафрагмы ƒ/2.2 ƒ/1.7 ƒ/1.7
Поддержка технологии беспроводных коммуникаций Bluetooth, Wi-Fi
Спутниковое позиционирование GPS, GLONASS, A-GPS
Емкость аккумулятора, мАч 3174 4000 3400
Защитные системы
  • Сканер отпечатков пальцев;
  • сканер радужной оболочки глаза;
  • сканер лица
В телефоне "Самсунг" предусмотрен только сканер лица У "Сяоми" сканер отпечатка пальца

Как видно из таблицы, технические характеристики и устройство телефонов "Самсунг", "Сяоми" и Apple практически одинаковые. Это говорит лишь о здоровой конкуренции и стремлении сделать свой продукт лучше для пользователей. Все производители внедряют новейшие технологии, которые не стоят на месте и стремительно развиваются.

Заключение

С момента появления первого телефона прошло не так много времени. За этот период они превратились из обычного набора деталей в умные устройства. Они совмещают в себе множество функций, которые раньше возлагались на другие приборы. И такое развитие будет продолжаться дальше.

fb.ru

Мобильное устройство — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Цифровое мобильное устройство (то есть легко перемещаемое, портативное) — это любое небольшое устройство, которое обычно содержит дисплей и миниатюрную клавиатуру (позже был изобретён сенсорный экран с виртуальной клавиатурой). Первоначально это были в основном карманные устройства, но разнообразие таких устройств постоянно увеличивается. Устройства становятся более гибкими и могут выполнять различные функции, такие как запись и воспроизведение мультимедиа, подключение к видеочатам, подключение к Интернету, функции оплаты.

Мобильные устройства имеют операционную систему (ОС) и могут запускать различные приложения, известные как мобильные приложения. Большинство из них также оснащены различными их типами (Wi-Fi, Bluetooth, GPS), которые позволяют подключаться к компьютерным сетям или другим аналогичным устройствам или, например, наушникам. Они часто оснащены одной или двумя миниатюрными цифровыми камерами, а их питание обеспечивается литиевой батареей.

Пример раннего мобильного устройства является персональным цифровым помощником (PDA, англ. personal digital assistant), также известный как Pocket PC. В первое десятилетие после 2000 года к мобильным устройствам были добавлены смартфоны, планшеты и устройства для чтения электронных книг. В качестве пользовательского интерфейса все чаще используются сенсорные экраны, а функциональные возможности расширяются, чтобы охватить настольные компьютеры и ноутбуки. Добавлены новые функции, такие как считыватели штрих-кода, RFID и считыватели смарт-карт. К 2010 году добавлены акселерометры, компасы, магнитометры и гироскопы, позволяющие реагировать на движение и определять ориентацию. Методы биометрической идентификации, такие как распознавание лиц или отпечатков пальцев, становятся все более и более популярными.

Производителями мобильных устройств являются HTC, LG, Motorola, Samsung, Apple и многие другие. В 2013 году 24 % подключенных мобильных устройств (в основном планшетов и смартфонов) в мире находились в Китае.

ru.wikipedia.org

Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

  Статья:

  Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

Предисловие

   В этой статье мы разберем устройство дисплеев современных мобильных телефонов, смартфонов и планшетов. Экраны крупных устройств (мониторов, телевизоров и т.п.), за исключением небольших нюансов,  устроены аналогично.

   Разборку будем проводить не только теоретически, но и практически, со вскрытием дисплея "жертвенного" телефона.

   Рассматривать, как устроен современный дисплей, мы будем на примере наиболее сложного их них - жидкокристаллического (LCD - liquid crystal display). Иногда их называют TFT LCD, где сокращение TFT расшифровывается "thin-film transistor" - тонкопленочный транзистор; поскольку управление жидкими кристаллами осуществляется благодаря таким транзисторам, нанесенным на подложку вместе с жидкими кристаллами.

   В качестве "жертвенного" телефона, дисплей которого будет вскрыт, выступит дешевенький Nokia 105.

 

Основные составные части дисплея

   Жидкокристаллические дисплеи (TFT LCD, и их модификации - TN, IPS, IGZO и т.д.) состоят укрупненно из трех составных частей: сенсорной поверхности, устройства формирования изображения (матрица) и источника света (лампы подсветки). Между сенсорной поверхностью и матрицей расположен еще один слой, пассивный. Он представляет собой прозрачный оптический клей или просто воздушный промежуток. Существование этого слоя связано с тем, что в ЖК-дисплеях экран и сенсорная поверхность представляют собой совершенно разные устройства, совмещенные чисто механически.

   Каждая из "активных" составных частей имеет достаточно сложную структуру.

   Начнем с сенсорной поверхности (тачскрин, touchscreen). Она располагается самым верхним слоем в дисплее (если она есть; а в кнопочных телефонах, например, ее нет).
  Её наиболее распространенный сейчас тип - ёмкостная. Принцип действия такого тачскрина основан на изменении электрической емкости между вертикальными и горизонтальными проводниками при прикосновении пальца пользователя.
   Соответственно, чтобы эти проводники не мешали рассматривать изображение, они делаются прозрачными из специальных материалов (обычно для этого используется оксид индия-олова).

   Существуют также и сенсорные поверхности, реагирующие на силу нажатия (т.н. резистивные), но они уже "сходят с арены".
   В последнее время появились и комбинированные сенсорные поверхности, реагирующие одновременно и на емкость пальца, и на силу нажатия (3D-touch-дисплеи). Их основу составляет емкостной сенсор, дополненный датчиком силы нажатия на экран.

   Тачскрин может быть отделен от экрана воздушным промежутком, а может быть и склеен с ним (так называемое "решение с одним стеклом", OGS - one glass solution).
   Такой вариант (OGS) имеет значительное преимущество по качеству, поскольку уменьшает уровень отражения в дисплее от внешних источников света. Это достигается за счет уменьшения количества отражающих поверхностей.
   В "обычном" дисплее (с воздушным промежутком) таких поверхностей - три. Это - границы переходов между средами с разным коэффициентом преломления света: "воздух-стекло", затем - "стекло-воздух", и, наконец, снова "воздух-стекло". Наиболее сильные отражения - от первой и последней границ.

   В варианте же с OGS отражающая поверхность - только одна (внешняя), "воздух-стекло".

   Хотя собственно для пользователя дисплей с OGS очень удобен и имеет хорошие характеристики; есть у него и недостаток, который "всплывает", если дисплей разбить. Если в "обычном" дисплее (без OGS) при ударе разбивается только сам тачскрин (чувствительная поверхность), то при ударе дисплея с OGS может разбиться и весь дисплей целиком. Но происходит это не всегда, поэтому утверждения некоторых порталов о том, что дисплеи с OGS абсолютно не ремонтируемые - не верно. Вероятность того, что разбилась только внешняя поверхность - довольно велика, выше 50%. Но ремонт с отделением слоев и приклейкой нового тачскрина возможен только в сервис-центре; отремонтировать своими руками крайне проблематично.
 

Экран

   Теперь переходим к следующей части - собственно экрану.

   Он состоит из матрицы с сопутствующими слоями и лампы подсветки (тоже многослойной!).

   Задача матрицы и относящихся к ней слоев - изменить количество проходящего через каждый пиксель света от лампы подсветки, формируя тем самым изображение; то есть в данном случае регулируется прозрачность пикселей.

   Немного детальнее об этом процессе.

   Регулировка "прозрачности" осуществляется за счет изменения направления поляризации света при прохождении через жидкие кристаллы в пикселе под воздействием на них электрического поля (или наоборот, при отсутствии воздействия). При этом само по себе изменение поляризации еще не меняет яркости проходящего света.

   Изменение яркости происходит при прохождении поляризованного света через следующий слой - поляризационную пленку с "фиксированным" направлением поляризации.

   Схематично структура и работа матрицы в двух состояниях ("есть свет" и "нет света") изображена на следующем рисунке:


(использовано изображение из нидерландского раздела Википедии с переводом на русский язык)

   Поворот поляризации света происходит в слое жидких кристаллов в зависимости от приложенного напряжения.
   Чем больше совпадут направления поляризации в пикселе (на выходе из жидких кристаллов) и в пленке с фиксированной поляризацией, тем больше в итоге проходит света через всю систему.

   Если направления поляризации получатся перпендикулярными, то свет теоретически вообще проходить не должен - должен быть черный экран.

   На практике такое "идеальное" расположение векторов поляризации создать невозможно; причем как из-за "неидеальности" жидких кристаллов, так и не идеальной геометрии сборки дисплея. Поэтому и абсолютно-черного изображения на TFT экране не может быть. На лучших LCD экранах контрастность белое/черное может быть свыше 1000; на средних 500...1000, на остальных - ниже 500.

   Остается еще к этому добавить проблемы, возникающие при прохождении света под углом (когда пользователь смотрит не перпендикулярно), и в итоге можем получить не только паразитную засветку, но и другие цвето-яркостные искажения.

   Только что была описана работа матрицы, изготовленной по технологии LCD TN+film. Жидкокристаллические матрицы по другим технологиям имеют схожие принципы работы, но другую техническую реализацию. Наилучшие результаты по цветопередаче получаются по технологиям IPS, IGZO и *VA (MVA, PVA и т.п.).


Подсветка

   Теперь переходим к самому "дну" дисплея - лампе подсветки. Хотя современная подсветка собственно ламп и не содержит.

   Несмотря на простое название, лампа подсветки имеет сложную многослойную структуру.

   Связано это с тем, что лампа подсветки должна быть плоским источником света с равномерной яркостью всей поверхности, а таких источников света в природе крайне мало. Да и те, что есть, не очень подходят для этих целей из-за низкого КПД, "плохого" спектра излучения, или же требуют "неподходящего" типа и величины напряжения свечения (например, электролюминесцентные поверхности, см. Википедию).

   В связи с этим сейчас наиболее распространены не чисто "плоские" источники света, а "точечная" светодиодная подсветка с применением дополнительных рассеивающих и отражающих слоев.

   Рассмотрим такой тип подсветки, проведя "вскрытие" дисплея телефона Nokia 105.

   Разобрав систему подсветки дисплея до её среднего слоя, мы увидим в левом нижнем углу единственный светодиод белого свечения, который направляет свое излучение внутрь почти прозрачной пластины через плоскую грань на внутреннем "срезе"  угла:

   Пояснения к снимку. В центре кадра - разделенный по слоям дисплей мобильного телефона. В середине на переднем плане снизу - покрытая трещинами матрица (повреждена при разборке). На переднем плане вверху - срединная часть системы подсветки (остальные слои временно удалены для обеспечения видимости излучающего белого светодиода и полупрозрачной "световодной" пластины).
   Сзади дисплея видна материнская плата телефона (зеленого цвета) и клавиатура (снизу с круглыми отверстиями для передачи нажатия от кнопок).

   Эта полупрозрачная пластина является одновременно и световодом (за счет внутренних переотражений), и первым рассеивающим элементом (за счет "пупырышков", создающих препятствия для прохождения света). В увеличенном виде они выглядят так:


В нижней части изображения левее середины виден яркий излучающий белый светодиод подсветки.

   Форма белого светодиода подсветки лучше различима на снимке с пониженной яркостью его свечения:

   Снизу и сверху этой пластины подкладывают обыкновенные белые матовые пластиковые листы, равномерно распределяющие световой поток по площади:

   Далее сверху на этот "бутерброд" укладывают еще один лист с особыми свойствами.

   Его условно можно назвать "лист с полупрозрачным зеркалом и двойным лучепреломлением". Помните, на уроках физики нам рассказывали про исландский шпат, при прохождении через который свет раздваивался? Вот это похоже на него, только еще и немного с зеркальными свойствами.

   Вот так выглядят обычные наручные часы, если часть их прикрыть этим листом:

   Вероятное назначение этого листа - предварительная фильтрация света по поляризации (сохранить нужную, отбросить ненужную). Но не исключено, что и в плане направления светового потока в сторону матрицы эта пленка тоже имеет какую-то роль.

   Вот так устроена "простенькая" лампа подсветки в жидкокристаллических дисплеях и мониторах.

   Что касается "больших" экранов, то их устройство - аналогично, но светодиодов в устройстве подсветки там больше.

   В более старых жидкокристаллических мониторах вместо светодиодной подсветки использовали газосветные лампы с холодным катодом (CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp).
 

Структура дисплеев AMOLED

   Теперь - несколько слов об устройстве нового и прогрессивного типа дисплеев - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode).

   Устройство таких дисплеев значительно проще, так как там нет лампы подсветки.

   Эти дисплеи образованы массивом светодиодов  и светится там каждый пиксель в отдельности. Достоинствами дисплеев AMOLED являются "бесконечная" контрастность, отличные углы обзора и высокая энергоэффективность; а недостатками - уменьшенный срок "жизни" синих пикселей и технологические сложности изготовления больших экранов.

   Также надо отметить, что, несмотря на более простую структуру, стоимость производства дисплеев AMOLED пока что выше, чем дисплеев TFT LCD.

  Ваш Доктор.
 12 мая 2017 г.

   Другие статьи цикла "Как устроен смартфон":

 - Что такое USB OTG в смартфоне и планшете?

 - Навигация (GPS, ГЛОНАСС и др.) в смартфонах и планшетах. Источники ошибок. Методы тестирования.

 - Вскрытие (разборка) камеры смартфона. Устройство камеры смартфона (мобильного телефона)

 - Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор телефона, ноутбука и других устройств

 - Съемка камерой мобильного телефона (смартфона). Параметры камер мобильных телефонов. Основные характеристики, проблемы и примеры дефектов на снимках. Как выбрать смартфон с хорошей камерой?

 - Фотосъемка в режиме HDR (High Dynamic Range) в смартфоне. Что это такое, какая польза и когда можно использовать?

 - Вскрытие (разборка) литий-ионного аккумулятора

 


                Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам                      

   В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
  Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов - в Ваших же интересах!

   Комментарии вКонтакте:

 

   Комментарии FaceBook:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!

smartpuls.ru


Смотрите также



© 2010- GutenBlog.ru Карта сайта, XML.