Java Micro Edition (JME): Java v mobilních aplikacích
největší český portál o programování v JME
Domů > Hardware mobilního telefonu

Hardware mobilního telefonu

Publikováno 19. 09. 2010, napsal Jakub Pavlík, bez komentářů

Výpočetní hardware mobilního telefonu se stává stále více standardizovaným [19]. Má mnoho společného s hardwarem osobního počítače. Odlišnosti vychází zejména z požadavku na úsporu velikosti, spotřeby energie a nákladů na výrobu. Tedy v provedení. Řešením, jak všechny tyto potřeby splnit, je integrovat všechny podsystémy do jednoho čipu. Běžně používaný hardware mobilního telefonu představuje procesor a akcelerátor s vyrovnávací pamětí, samotnou paměť a periferie.

Procesor a akcelerátor

Úkolem procesoru je nahrání instrukcí, ze kterých je složen program, a provedení úkolů, které instrukce specifikují. Instrukce jsou příkazy nejnižší úrovně a každý procesor má jejich vlastní sadu, kterou dokáže vykonávat. Nejpoužívanější hlavní procesory pro mobilní telefony jsou navrženy podle architektury ARM[1]. Ta je založena na 32 bitovém RISC[2] procesoru a je vyráběna několika výrobci. Nejznámější odnože tohoto procesoru jsou Marvell, XScale nebo OMAP od společnosti Texas Instruments.

Hlavní procesor ovládá zařízení jako celek. Některá mobilní zařízení mají navíc různé typy pomocných procesorů nebo akcelerátorů. Ty můžou být po stránce provedení stejné jako je hlavní procesor, ale zastávají specializované funkce jako například výpočty 3D grafiky nebo kódování a dekódování rádiového vysílání. Akcelerátory lze rozdělit podle jejich používání na víceúčelové a jednoúčelové. Víceúčelový akcelerátor, jako je například digitální signálový procesor (DSP), dokáže řešit nejrůznější úlohy. Na rozdíl od něj jednoúčelový procesor je schopen řešit jen tu úlohu, pro kterou byl navržen.

V poslední době jsou kladeny stále větší a větší nároky na výkon, úsporu energie a specializované výpočty procesorů. A začalo se ukazovat, že dosavadní přístup, kde byl hlavní procesor, který vše řídil, a několik pomocných a specializovaných procesorů, není příliš vhodný. Proto byly navrženy dva odlišné přístupy – symetrické a asymetrické paralelní zpracování úloh. Symetrické zpracování představuje několik stejných samostatných procesorů, které jsou řízeny operačním systémem. Ten jim přiděluje provádění aplikací. Pokud není třeba velký výpočetní výkon, některé z nich vypne, aby se ušetřila energie. Druhý, asymetrický přístup, vychází z původní myšlenky, kde existují specializované akcelerátory pro různé úlohy. Nejsou však již dále řízeny hlavním procesorem, ale sami sebou. V tomto případě je na programátorovi, aby přiděloval úlohy správným zařízením. V případě, že mobilní zařízení nepodporuje určitý typ hardwarové akcelerace, může ho zajistit pomocí softwarové emulace.

Paměti

Dnešní mobilní zařízení mají paměť vnitřně uspořádanou jako 32 bitová slova. Každé slovo lze dále rozdělit na čtyři byty. Ve většině případů je slovo základním prvkem paměti. A pokud uložíme do paměti proměnnou, která zabírá méně místa než je jedno slovo, i přesto se z výkonnostních důvodů alokuje celých 32 bitů. Teoreticky je sice možné uložit více proměnných do jednoho slova, ale výrazně se tím sníží výkon.

Mobilní zařízení používají několik typů pamětí. RAM paměti najdou uplatnění během vykonávání programů pro uložení jejich stavu a proměnných, tedy jako operační paměť. Jejich velikost neustále roste a dnes se pohybuje kolem 2 MB. Paměti ROM slouží pro trvalé uložení programů, které jsou při spuštění nahrány do RAM a odtud pak vykonávány. Důvodem je nemožnost zápisu dat do paměti ROM, možné je pouze čtení. Některé chipsety dokážou dokonce vykonávat programy uložené v ROM bez nutnosti je kopírovat do pamětí RAM. Nedostatek pamětí ROM v podobě nemožnosti data zapisovat je možné odstranit použitím flash pamětí. Ty jsou také používány pro trvalé uložení dat společně s pevnými disky, které jsou však pro mobilní telefony méně vhodné, protože jsou více náchylné k mechanickému poškození.


[1] Architektura ARM byla vyvinutá firmou ARM Limited, zkratka znamená Advanced RISC Machine nebo též Acorn RISC Machine. Dnes tvoří tato rodina přibližně 75% všech 32 bitových RISC procesorů, což činí tuto architekturu nejrozšířenější mezi 32 bitovými procesory. [48]

[2] RISC je procesor s omezenou sadou instrukcí, které jsou jednoduché a rychlé.

Poznámka: Kapitola 1.3.2, BP.

Další zajímavé příspěvky:

Štítky: , , , , , , , , ,