تجزیه و تحلیل کامل قطعات سخت افزاری موبایل ؛ از سخت افزار گوشی هوشمند چه می‌دانید؟

در زمان بحث پیرامون یک گوشی هوشمند، بیشتر درباره اجزای خارجی آن صحبت می‌کنیم؛ نحوه و سبک طراحی، جنس به کار رفته در بدنه، ارگونومی و دیگر موارد، از جمله قسمت‌هایی هستند که در کانون توجه خریداران هستند. اما درباره بخش‌های داخلی گوشی چه می‌دانید؟ اگر یک گوشی هوشمند را تکه تکه کنیم، چه اجزا و قسمت‌هایی در آن پیدا می‌کنیم؟ وظیفه هر کدام از این قسمت‌ها چه بوده و چگونه آن را انجام می‌دهد؟ اهمیت هر بخش برای ادامه فعالیت گوشی چقدر است؟ در ادامه با قطعات سخت افزاری موبایل آشنا خواهیم شد.

صفحه نمایش

اگرچه نمود اصلی صفحه نمایش در بخش بیرونی گوشی بوده و اغلب به عنوان یک مشخصه ظاهری درباره آن صحبت می‌شود، اما بخش اصلی به قسمت زیر بدنه اختصاص دارد. در زمان‌های گذشته که موبایل‌ها متشکل از صفحه نمایش و صفحه کلید بودند، اهمیت آن‌ها برای فعل و انفعال با گوشی غیر قابل انکار بود. حالا که کل گوشی تبدیل به صفحه نمایش شده‌ و تنها راه فعل و انفعال همین قسمت است، این میزان اهمیت به اوج خود رسیده است. صفحات نمایش دارای اندازه‌های مختلفی بوده و ممکن است در رزولوشن‌های مختلفی ارائه شوند. اندازه متداول صفحه نمایش گوشی های هوشمند امروزی بین 4.5 تا 5.7 اینچ بوده و متداول‌ترین رزولوشن‌ها به ترتیب اچ‌دی (1280 در 720 پیکسل)، فول اچ‌دی (1920 در 1080 پیکسل) و کیو اچ‌دی (2560 در 1440 پیکسل) هستند.

در بخش قطعات سخت افزاری موبایل ، دو تکنولوژی اصلی برای صفحات نمایش وجود دارند: LCD و LED. تکنولوژی LCD با عنوان نمایشگر کریستال مایع شناخته شده و البته امروز نسل جدیدی از آن با عنوان IPS نیز شناخته می‌شود. در این نسل جدید مشکلات زاویه دید پنل‌های ارزان قیمت LCD رفع شده است. در طرفی دیگر، LED به معنی دیود گسیل نور و یا نسل پیشرفته‌تر آن، AMOLED به معنی ماتریس فعال آلی دیود گسیل نور قرار دارد. فراموش نکنید ساختمان پیکسلی LCD و OLED به میزان زیادی با یکدیگر متفاوت بوده و به نتایج تصویری کاملا مختلفی ختم می‌شوند.

بیشتر بخوانید: 15 اپلیکیشن با پس زمینه مشکی برای استفاده حداکثری از نمایشگر AMOLED

صفحه نمایش‌ LCD، با تابش نوری با نام بک لایت از میان فیلترهای پلاریزه شده (یک ماتریس کریستال و برخی از فیلترهای رنگی) کار می‌کنند. این کریستال می‌تواند بسته به ولتاژ اعمال شده به آن، در درجات مختلفی پیچ بخورد که این اتفاق زاویه نور پلاریزه را تنظیم می‌کند. روی هم رفته، تمامی اعمال سبب می‌شوند تا صفحه نمایش‌ LCD، کنترل میزان نور RGB به سطح رسیده را به دست بگیرد. این اتفاق نیز به سبب جمع‌آوری نور از بک لایت‌ها ممکن می‌شود.

بیشتر بخوانید: نمایشگر OLED در مقابل LCD و LED ، تفاوت در چیست؟

 

اما در میان قطعات سخت افزاری موبایل ، کارکرد صفحه نمایش‌های AMOLED متفاوت است. در اینجا هر پیکسل از گروهی دیود ساطع‌کننده نور تشکیل شده است، دیودهایی که حکم منبع نور را دارند. مزیت AMOLED بر IPS این است که قادرند تا هر پیکسل را به طور جداگانه خاموش کرده و کنتراست بالا و رنگ مشکی تیره‌ای را سبب شوند. این موضوع علاوه بر کیفیت تصویر، در کاهش مصرف انرژی نیز تاثیر فو‌ق‌العاده‌ای دارد.

باتری

تمامی قطعات سخت افزاری موبایل اعم از ریز و درشت، برای فعالیت خود به انرژی نیاز دارند و این انرژی از سوی باتری تامین می‌شود. باتری‌ها امروز به دو دسته قابل تعویض و غیر قابل تعویض تقسیم می‌شوند. در حالت اول، کاربر می‌تواند همواره چند باتری را با خود حمل کرده و به راحتی با باز کردن قاب پشتی گوشی، آن را تعویض کند. در دسته غیر قابل تعویض، باتری سر جای خود ثابت بوده و تنها متخصصین الکترونیک می‌توانند آن را تعویض کنند. مهمترین فاکتور یک باتری را باید ظرفیت آن دانست. به عنوان نمونه، امروز گوشی های 5.5 اینچی حداقل به یک باتری 3 هزار میلی‌آمپر ساعتی مجهز می‌شوند.

فاکتور تقریبا جدید دیگر مرتبط با باتری‌ها، فناوری‌های مختلف شارژ شدن است. با این حال، تکنولوژی کوئیک شارژ (Quick Charge) شرکت کوالکام از دیگر فناوری‌ها محبوبیت و عمومیت بیشتری دارد. برخلاف گذشته، امروزی باتری تمامی گوشی های هوشمند لیتیوم  – یون هستند.

بیشتر بخوانید: دلیل کاهش عمر باتری گوشی با گذر زمان چیست؟

سیستم روی تراشه (SoC)

همانطور که از نام آن‌ پیداست، گوشی هوشمند در واقع یک کامپیوتر همراه کوچک است و از طرفی تمامی کامپیوترها به یک واحد پردازش مرکزی (CPU) و یا همان پردازنده برای اجرای نرم افزار و تحیل خواسته‌ها نیاز دارند. از آنجایی که پردازنده نمی‌تواند به تنهایی جوابگوی تمامی فرآیندها باشد، اهمیت دیگر قطعات سخت افزاری موبایل برای اعمال گرافیکی، ارتباطات بدون سیم و موبایلی و همچنین دیگر موارد مشخص می‌شود. تمامی این قطعات بر روی یک تراشه تکی با نام (SoC –> System-on-a-Chip) سوار می‌شوند.

امروز چندین شرکت سازنده SoC برای گوشی های هوشمند در سراسر دنیا وجود دارند که به عنوان نمونه می‌توان به کوالکام، سامسونگ، مدیاتک و هواوی اشاره کرد. کوالکام SoC های خود را از سری با نام اسنپدراگون (Snapdragon) تولید کرده و در صنعت گوشی های اندرویدی بیشتر از بقیه شرکت‌ها محبوبیت دارد. بعد از آن نوبت به تراشه‌های با نام اگزینوس (Exynos) سامسونگ می‌رسد. مدیاتک با سری تراشه‌های هلیو (Helio) شناخته شده و با تولید محصولاتی برای گوشی های میان‌رده اندرویدی، جایگاه مستحکمی برای خود پیدا کرده است. در نهایت به برند زیر مجموعه هواوی یعنی های سیلیکون (HiSilicon) می‌رسیم که پردازنده‌هایی را با نام کایرین (Kirin) برای این شرکت تولید می‌کند.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

بخش اعظمی از گوشی های هوشمند اعم از اندروید، آی او اس و ویندوز فون، از یک معماری پردازنده طراحی شده به دست شرکت ARM استفاده می‌کنند. معماری ARM، در مقایسه با معماری شرکت اینتل که ما در کامپیوترهای دسکتاپ و یا لپ تاپ‌های خود مشاهده می‌کنیم، متفاوت است. این معماری برای افرایش قدرت بهره‌وری طراحی شده و حتی پیش از اینکه گوشی های هوشمند ظهور کنند، در عصر اولیه گوشی های موبایل به صورتی عملی مورد استفاده قرار گرفت.

دو معماری پردازنده از نوع ARM وجود دارند. دسته اول توسط همین شرکت طراحی شده و دسته دوم به دست شرکت‌های دیگر طراحی شده است. ARM دارای چندین رنج از طراحی‌های هسته پردازنده است که آن‌ها را تحت عنوان Cortex-A معرفی می‌کند. به عنوان نمونه‌ای از این هسته‌ها می‌توان به Cortex-A57 ،Cortex-A53 و Cortex-A73 اشاره کرد. در واقع شرکت‌هایی مثل کوالکام، سامسونگ، مدیاتک و هواوی، طراحی هسته را از ARM گرفته و آن را در طراحی SoC های خود به کار می‌برند. به عنوان نمونه، تراشه کایرین 960 متعلق به شرکت هواوی، از چهار هسته Cortex-A53 و چهار هسته Cortex-A73 استفاده می‌کند تا به این ترتیب به یک پردازنده هشت هسته‌ای نامتوازن (شامل دو پردازنده چهار هسته‌ای) مجهز شود. چهار هسته در زمان پردازش‌های سبک و چهار هسته در زمان پردازش‌های سنگین فعالیت می‌کنند.

شرکت ARM همچنین مجوزی را تحت عنوان مجوز معماری به دیگر شرکت‌ها اهدا می‌کند تا هسته‌های منطبق با معماری ARM را طراحی کنند. کوالکام، اپل و سامسونگ را باید دارندگان مجوزهای معماری این شرکت دانست. به عنوان نمونه می‌توان به هسته‌های (M1 –> Mongoose) که به دست سامسونگ طراحی شده و در تراشه‌ اگزینوس 8890 یافت می‌شوند، اشاره کرد. این هسته‌ها کاملا با معماری ARM مطابقت دارند، اما همانند هسته‌های Cortex-A مستقیما به دست همین شرکت طراحی نشده‌اند.

شرکت کوالکام تاریخچه درازی در طراحی هسته‌های سفارشی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به هسته 32 بیتی Krait موجود در تراشه‌هایی مثل اسنپدراگون 801 و هسته 64 بیتی Kryo موجود در پردازنده‌هایی همچون اسنپدراگون 820 اشاره کرد. اخیرا شرکت ARM پیشنهادی مبنی بر طراحی نیمه سفارشی به شرکت‌ها کرده تا به این وسیله دیگر سازندگان با حفظ عناصر اساسی استانداردهای ARM، تنها با تغییر برخی از بخش‌های مشخص، طراحی‌های متفاوتی را نسبت به استانداردهای موجود ارائه کنند. به عنوان نتیجه‌ای فوق‌العاده موفق از این سبک طراحی، می‌توان به محصول برتر سال جاری میلادی یعنی اسنپدراگون 835 اشاره کرد که از هشت هسته Kryo 280 استفاده می‌کند. این طراحی نیمه سفارشی با دستکاری تکنولوژی Cortex-A به دست آمده است.

واحد پردازش گرافیکی (GPU)

یکی از مهمترین قطعات سخت افزاری موبایل های امروزی پردازنده گرافیکی است. این قطعه، یک موتور پردازش دستورات گرافیکی است که بیشتر در زمان مواجهه با محتوای سه بعدی کاربرد دارد، هر چند می‌تواند در پردازش محتوای عادی نیز دخالت داشته باشد. به طور خلاصه می‌توان گفت واحد پردازش گرافیکی، اطلاعاتی مثلثی همراه با برخی از کدهای برنامه را برای هسته دریافت می‌کند تا به این ترتیب بتواند یک محیط سه بعدی را در صفحه نمایشی دو بعدی به تصویر بکشد.

در حال حاضر سه تولیدکننده اصلی پردازنده‌ گرافیکی موبایل در دنیا وجود دارند؛ پردازنده‌های گرافیکی شرکت ARM با نام Mali، پردازنده‌های گرافیکی شرکت کوالکام با نام Adreno و پردازنده‌های شرکت Imagination با نام PowerVR را باید جزو مهمترین قطعات سخت افزاری موبایل ها دانست که نقش مهمی را ایفا می‌کنند. گفتنی است کاربران اندرویدی شاید با مورد سوم معرفی شده آشناییت نداشته باشند، چرا که سابقه همکاری طولانی مدت شرکت Imagination بیشتر با اپل است.

پردازنده‌های گرافیکی موبایل ARM، به صورت عمده و از نظر معماری به سه قسمت تقسیم می‌شوند. نخستین آن‌ها Utgard نام داشته و به عنوان محصولات تجاری معروف از این دسته می‌توان به پردازنده‌های گرافیکی Mali-400 و Mali-470 اشاره کرد. دسته بعدی Midgard نام دارد که معماری تقریبا جدیدی تلقی شده و به پشتیبانی از مدل سایه‌زنی یکپارچه و OpenGL ES 3.0 مجهز شده است. در آخر به دسته سوم می‌رسیم که با نام کد Bifrost شناخته شده و امروز تقریبا دو پردازنده گرافیکی بر اساس Bifrost یافت می‌شوند. Mali-G71 به کار رفته در تراشه کایرین 960 و همچنین Mali-G51 این دو محصول هستند.

پردازنده‌ گرافیکی Adreno 530 را باید در تراشه اسنپدراگون 820 و پردازنده‌ گرافیکی Adreno 540 را باید در تراشه اسنپدراگون 835 پیدا کرد. اگرچه در Adreno 530 و Adreno 540 معماری یکسانی استفاده شده، اما مدل دوم علاوه بر توسعه نسبت به قبل، از نظر رندر سه بعدی حدود 25 درصد عملکرد بهتری دارد. پردازنده‌ گرافیکی Adreno 540 به طور کامل از DirectX نسخه دوازده، OpenGL ES 3.2 ،OpenCL 2.0 و همچنین رابط‌های برنامه نویسی کاربردی Vulkan پشتیبانی می‌کند. البته از پشتیبانی آن از هدست واقعیت مجازی گوگل دی دریم نیز نمی‌توان چشم‌پوشی کرد.

واحد مدیریت حافظه (MMU)

اگرچه واحد مدیریت حافظه به عنوان بخشی از واحد پردازش مرکزی محسوب می‌شود، اما به دلیل نقش فوق‌العاده مهم آن برای امکان استفاده از حافظه مجازی، باید نام آن را به صورت جداگانه بیان کنیم. برای کارکرد صحیح حافظه مجازی می‌بایست نگاشتی بین آدرس های مجازی و آدرس فیزیکی وجود داشته باشد. در گوشی های اندرویدی، این نگاشت در MMU به کمک کرنل شکل می‌گیرد. در واقع کرنل به MMU می‌گوید تا از چه نگاشتی استفاده کند. به این ترتیب، وقتی واحد پردازش مرکزی می‌خواهد تا به یک آدرس مجازی دسترسی پیدا کند، MMU به صورت خودکار آن را به یک آدرس فیزیکی نگاشت می‌کند. مزایای استفاده از حافظه مجازی را باید موارد زیر دانست:

• یک اپلیکیشن به محل خود در حافظه فیزیکی رم اهمیتی نمی‌دهد.
• هر اپلیکیشن تنها به فضای آدرس خود دسترسی داشته و در کار دیگر اپلیکیشن‌ها اختلالی ایجاد نمی‌کند.
• دیگر نیازی نیست تا یک اپلیکیشن در خانه‌های پیاپی حافظه ذخیره شود و به این ترتیب امکان استفاده از حافظه صفحه به صفحه ممکن می‌شود.

حافظه‌های کش L1 و L2

اگرچه در بین قطعات سخت افزاری موبایل حافظه رم در مقایسه با حافظه‌ ذخیره‌سازی عادی بسیار بسیار سریع‌تر است، اما همچنان در مقایسه با سرعت داخلی واحد پردازش مرکزی کند محسوب می‌شود! برای حل این مشکل، SoC به یک حافظه محلی در حد توانایی و سرعت خود نیاز دارد. کپی‌های دیتا از حافظه رم، در حافظه‌های کش ذخیره می‌شوند. به این ترتیب، نحوه مدیریت حافظه‌های کش بر عملکرد کلی پردازش تاثیر خواهد گذاشت.

آن حافظه‌ کش که دقیقا با سرعت یکسانی همچون واحد پردازش مرکزی عمل کرده و نزدیکترین به آن محسوب می‌شود، با نام سطح یک یا L1 شناخته می‌شود. به طور عادی هر هسته حافظه کش کوچک L1 متعلق به خود را دارد. حافظه کش سطح دوم و یا L2 بزرگتر بوده و رنج آن ممکن است از 4 مگابایت نیز بیشتر شود. به دلیل همین ظرفیت بالای L2، سرعت و هزینه تولید آن به مراتب کمتر است. L2 می‌تواند به صورت یکجا به تمامی هسته‌های واحد پردازش مرکزی سرویس بدهد و برای هر هسته به صورت جداگانه تعریف نمی‌شود.

ایده اصلی این است که اگر دیتا درخواست شده در حافظه کش L1 نباشد، واحد پردازش مرکزی برای یافتن آن ابتدا به حافظه کش L2 و در نهایت به حافظه اصلی مراجعه می‌کند. در نظر داشته باشید اگرچه L2 از L1 کندتر است، اما همچنان در مقایسه با حافظه رم بسیار سریع‌تر محسوب می‌شود. به لطف حافظه زیاد آن، امکان وجود دیتا مورد نظر در L2 و عدم نیاز به مراجعه به حافظه اصلی بسیار زیاد است. یک طراحی هسته همچون Cortex-A72 دارای 48 کیلوبایت کش دستورالعمل L1 و 32 کیلوبایت حافظه نهان داده L1 است. سازندگان SoC در ادامه قادرند تا در سطح دوم، ظرفیتی بین 512 کیلوبایت تا 4 مگابایت را به L2 اختصاص دهند.

پردازنده تصویر و ویدیو

علاوه بر CPU و GPU، قطعات سخت افزاری موبایل دیگری نیز در SoC وجود دارند. به عنوان یکی از مهمترین آن‌ها می‌توان به پردازنده تصویر اشاره کرد که اطلاعات پیکسل‌ها را از حافظه گرفته و بعد از برقراری ارتباط با پنل‌های صفحه نمایش، سبب نمایش محتوا می‌شود. به عنوان یک نمونه از پردازنده تصویر می‌توان به Mali-DP650 ساخت دست ARM اشاره کرد. در این قطعه، ویژگی‌های پس از پردازش زیادی همچون چرخش محتوای صفحه نمایش، بهبود کیفیت و پشتیبانی از رزولوشن تا سقف 4K پشتیبانی می‌شود.

همانطوری که GPU پردازش محتوای سه بعدی را بر عهده دارد، یکی دیگر از قطعات سخت افزاری موبایل رمزگشایی و رمزگذاری ویدیو را انجام می‌دهد. به عنوان نمونه می‌توان به تماشای ویدیو از یوتیوب و یا نتفلیکس اشاره کرد که داده‌های تصویری فشرده در این زمان می‌بایست برای به نمایش درآمدن رمزگشایی شوند. اگرچه این عمل به صورت نرم افزاری نیز قابل انجام است، اما بهتر است تا برای افرایش بهره‌وری به صورت سخت افزاری صورت بگیرد. عکس این قضیه نیز برقرار است. وقتی در حال مکالمه تصویری با یکی از مخاطبین خود هستید، دیتا ویدیو پیش از ارسال می‌بایست رمزنگاری شود. ترجیح سازندگان بر این است که این کار نیز به صورت سخت افزاری انجام شود.

حافظه و ذخیره‌سازی

یک SoC قادر نیست تا بدون حافظه دسترسی تصادفی (RAM –> Random Access Memory) و همچنین حافظه دائمی به فعالیت خود ادامه دهد. حداقل مقدار عملی برای حافظه رم یک گوشی دارای اندروید 7.0 و پردازنده 64 بیتی، دو گیگابایت است. با این حال امروز حافظه گوشی های هوشمند اغلب بیشتر از این مقدار است. رم، منطقه کاری است که اندروید از آن هم برای اجرای سیستم عامل و هم برای اجرای نرم افزارهای مورد نیاز استفاده می‌کند. وقتی در حال استفاده از یک اپلیکیشن بوده و یا وقتی که آن را در پس‌زمینه به صورت آماده به کار رها می‌کنید، این برنامه در حال استفاده از حافظه رم است، به همین دلیل در هر لحظه می‌توانید با زدن کلید اپلیکیشن‌های اخیر، خیلی سریع میان برنامه‌های اجرا شده در پس‌زمینه جابه‌جا شوید. همانطور که واضح است، هر چه تعداد اپلیکیشن‌های باز مانده و اجرا شده در پس‌زمینه بیشتر باشد، حافظه رم بیشتری نیز اشغال می‌شود.

یکی از نقاط مثبت سیستم عامل‌های گوشی های هوشمند امروزی همچون اندروید اینجاست که بعد از مدت زمانی مشخص، جستجو برای یافتن و بستن اپلیکیشن‌های قدیمی و ایجاد فضا برای اپلیکیشن‌های مهمتر را آغاز می‌کنند. گفتنی است در این حوزه، اندروید و آی او اس کمی متفاوت نسبت به یکدیگر عمل می‌کنند.

حافظه رم جزو  آن دسته از قطعات سخت افزاری موبایل است که برخلاف آنچه تصور می‌شود، مصرف پایینتری در مقایسه با رم کامپیوترهای دسکتاپ دارد. در دسکتاپ، ممکن است با رم‌هایی همچون DDR3 و DDR4 برخورد کنید، در حالی که این نام‌ها در لپ تاپ به LPDDR و LPDDR4 تغییر پیدا می‌کنند. در این نام‌ها، LP پیشوندی به معنی کم قدرت است. یکی از تفاوت‌های اصلی رم‌های دسکتاپ و موبایل این است که مورد دوم در ولتاژهای پایینتری فعالیت می‌کند. همانند حافظه‌های رم دسکتاپ، PDDR4 از LPDDR3 سریعتر است.

گوگل پیشنهاد می‌کند تا گوشی های اندرویدی حداقل 3 گیگابایت فضا برای اپلیکیشن‌ها، دیتا و فایل‌های چندرسانه‌ای داشته باشند. از آنجایی که سیستم عامل و دیگر ابزارهای پیشفرض خود بخش اعظمی از حافظه را اشغال می‌کنند، حداقل ممکن حافظه برای باقی‌ماندن 3 گیگابایت خالی، 8 گیگابایت است. با این وجود، خرید یک گوشی هوشمند با حافظه داخلی 8 گیگابایت به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود، چرا که بعد از گذشت مدت زمانی کوتاه، دردسرهای فضای کم آن آغاز خواهد شد. فضای داخلی مناسب برای ذخیره‌سازی داده اپلیکیشن‌‌ها 16 گیگابایت است. گفتنی است مقدار پیشفرض اشغال‌شده، در هر گوشی و بسته به هر برند سازنده مختلف است، اما در کمترین حالت ممکن، اندروید و برنامه‌های پیشفرض حدود 4 گیگابایت فضا را اشغال می‌کنند.

اگر تصمیم دارید تا علاوه بر نصب اپلیکیشن، فایل‌های دیگری را اعم از چندرسانه‌ای در گوشی خود نگه دارید، پشتیبانی از کارت حافظه جانبی در گوشی جدید و همچنین خرید یک کارت حافظه برای آن غیر قابل اجتناب است. در برخی از گوشی ها، این امکان وجود دارد تا علاوه بر ذخیره‌سازی فایل‌های عادی، اپلیکیشن‌ها را نیز بر روی حافظه جانبی نصب کرد.

اتصالات

کلمه گوشی بدون پسوند هوشمند آن، ما را به یاد وسیله‌ای می‌اندازد که ویژگی اصلی آن برقراری ارتباط با دیگر افراد و دیگر وسایل است. در گوشی های هوشمند انواع و اقسام گزینه‌ها برای اتصالات مشاهده می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به شبکه‌های موبایل 4G ،3G و LTE و همچنین اتصالات بلوتوث، وای فای و NFC اشاره کرد. تمامی این پروتکل‌ها به پشتیبانی سخت افزاری نیازمند بوده و به مودم و دیگر تراشه‌های کمکی نیازمندند.

مودم‌ها

تمامی سازندگان اصلی SoC برای گوشی های موبایل، مودم 4G LTE را در درون چیپست‌های خود قرار می‌دهند. در این زمینه، کوالکام را باید پرچمدار و پیشرو دانست، هر چند هواوی و سامسونگ نیز در فاصله‌ای نزدیک در پشت آن در حال حرکت هستند. در نهایت به مدیاتک می‌رسیم که از قرار معلوم تصمیم ندارد تا در زمینه پشتیبانی از تکنولوژی LTE پابه‌پای دیگر شرکت‌ها حرکت کند و بازار جداگانه‌ای را در پیش گرفته است. نکته بسیار مهم اینجاست که بدون وجود آنتن‌های این شبکه‌های موبایل و عدم پشتیبانی اپراتور، وجود و یا عدم وجود پشتیبانی سخت افزاری از یک شبکه موبایل هیچ اهمیتی ندارد! به عنوان نمونه چیپست اسنپدراگون 835 از شبکه LTE Gigabit پشتیبانی می‌کند، اما هنوز خبری از آنتن‌های این شبکه موبایل در شهرهای بزرگ دنیا نیست.

جدیدترین و بهترین مودم 4G LTE شرکت کوالکام اسنپدراگون X16 LTE است. مودم X16 LTE طی فرآیند 14nm FinFET ساخته شده و اتصالی همانند فیبر را در شبکه موبایل LTE فراهم می‌کند، شبکه‌ای که سرعت دانلود در آن ممکن است به یک گیگابایت نیز برسد. در ادامه، خلاصه‌ای از مشخصات این قطعات سخت افزاری موبایل را مشاهده می‌کنید.

در بین دیگر قطعات سخت افزاری موبایل تراشه‌هایی برای بلوتوث، وای فای و همچنین NFC نیز پیدا می‌کنید. قطعات سخت افزاری این اتصالات معمولا توسط شرکت‌هایی همچون NXP و Broadcom ساخته می‌شوند.

دوربین و پردازشگر سیگنال تصویر

امروز بیشتر گوشی های هوشمند به دو دوربین، یکی در بخش پشتی و دیگر در قسمت جلویی آن مجهز می‌شوند. این دوربین‌ها از سه بخش تشکیل شده‌ و به قطعات سخت افزاری موبایل خاصی نیاز دارند: سنسور، لنز و پردازنده تصویر قسمت‌های اصلی یک دوربین هستند. گفتنی است در جدیدترین گوشی های هوشمند شاهد استفاده از دو سنسور (و دو لنز) در پشت دستگاه هستیم که سبب می‌شود تا در شرایط نوری کم، تصاویر بهتری ثبت شده و مشکلاتی مثل عمق کم میدان به میزان زیادی برطرف شود.

به احتمال بسیار زیاد با نخستین خصیصه و فاکتور یک سنسور آشنا هستید، مولفه‌ای که به صورت یک عدد و بر حسب مگاپیکسل شناخته می‌شود. این عدد رزولوشن سنسور را به ما اعلام می‌کند تا بدانیم در یک تصویر ثبت شده توسط این سنسور، چند پیکسل وجود دارند. اگرچه حساسیت سنسور، میزان نویز تولید شده، تصویربرداری در شرایط نوری کم، نحوه مدیریت نور، نحوه فوکوس و فاکتورهایی دیگر بر روی کیفیت تصویر نهایی ثبت شده تاثیر مستقیم دارند، اما اکثر کاربران تنها مگاپیکسل بیشتر را ملاک برتری می‌دانند.

یکی از مهمترین قطعات سخت افزاری موبایل در بخش دوربین، پردازنده سیگنال تصویر است. این بخش در واقع جزوی از SoC محسوب شده و وظیفه آن پردازش داده دریافت شده از دوربین و تبدیل آن به تصویر است. پردازنده سیگنال تصویر مسئولیت عواملی همچون HDR کردن، کاهش نویز، تطبیق تنظیمات خودکار برای دوربین‌های دارای یک و یا دو سنسور، ایجاد تعادل در رنگ سفید، پردازش رنگ‌ها و تثبیت‌کننده تصویر دیجیتال را بر عهده دارد.

اگر در زمان ثبت تصویر گوشی را حتی به میزان کمی تکان بدهید، تصویر نهایی تار خواهد شد. در حالت کلی، یک عکس دارای محوشدگی به این نحو “بد و نامناسب” تلقی می‌شود. در همین زمان تکنولوژی مهمی بروز می‌کند. امروز در دوربین برخی از گوشی های هوشمند شاهد استفاده از تثبیت‌کننده تصویر نوری (OIS –> Optical Image Stabilization) هستیم، تکنولوژی که محوشدگی در اثر جابه‌جایی دوربین را به میزان فوق‌العاده زیادی کاهش می‌شود.

صدا

صوت را باید یکی از مهمترین بخش‌های گوشی های هوشمند دانست که در مدت زمان اخیر، قطعات سخت افزاری موبایل پیشرفته‌ای برای آن عرضه شده‌اند تا تجربه گوش کردن به صوت را تغییر دهند. تفاوتی ندارد که صدای تولید شده از مکالمه، بازی، فایل موسیقی و یا حتی یک بازی باشد، چرا که کیفیت آن اهمیت فوق‌العاده زیادی دارد.

پردازنده سیگنال دیجیتال و تبدیل‌کننده دیجیتال به آنالوگ

پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP –> Digital Signal Processor) یکی دیگر از قطعات سخت افزاری موبایل محسوب شده و وظیفه آن دستکاری سیگنال‌های صوتی است. به عنوان نمونه، هر پردازش برابری (Equalization) مورد نیاز در سیستم صوت گوشی هوشمند، توسط DSP انجام می‌شود. پردازنده سیگنال دیجیتال کوالکام Hexagon نام داشته و اگرچه یک DSP شناخته می‌شود، اما کاربرد اصلی آن از پردازش صوت فراتر رفته و در افزایش کیفیت عکس، دنیای واقعیت افزوده و همچنین پردازش ویدیو و سنسورها کاربرد دارد.

یک تبدیل‌کننده دیجیتال به آنالوگ (DAC –>Digital to Analog Converter)، دیتای ذخیره‌شده به صورت دیجیتال را از یک فایل صوتی گرفته و آن را به شکل یک موج آنالوگ درمی‌آورد. این موج در ادامه به اسپیکر و یا هدفون ارسال شده و توسط انسان قابل شنیدن است. ایده اصلی در اینجا، تکثیر سیگنال آنالوگ با کمترین میزان نویز و اعوجاج است. در این فرآیند تبدیل، برخی از DAC ها بهتر از بقیه عمل می‌کنند، به همین دلیل کیفیت پخش صوت از یک گوشی به گوشی دیگر متفاوت است. کمپانی‌ها به DAC گوشی های هوشمند خود اهمیت زیادی نمی‌دهند، مگر اینکه یک شرکت همچون ال جی تصمیم دارد تا آن را به صورت استثنا در برخی محصولات خود (ال جی وی 20 و ال جی جی 6) بهبود ببخشد.

اسپیکرها

اسپیکرها جزو آن دسته از قطعات سخت افزاری موبایل هستند که در هر محصول با اندازه و شکلی متفاوت ظاهر می‌شوند. برخی سازندگان آن‌ها را در پشت، برخی دیگر در کناره‌ها و تعدادی دیگر نیز آن‌ها را در لبه پایینی گوشی قرار می‌دهند. با این حال، ایده‌آل‌ترین حالت قرارگیری اسپیکر درست در بخش جلویی گوشی است. نکته بسیار مهم اینجاست که بیشتر گوشی های هوشمند تنها یک اسپیکر دارند و در اغلب مدل‌های دارای دو اسپیکر (به ظاهر)، یکی از منافذ تنها برای زیبایی طراحی شده و خبری از اسپیکر در پشت آن نیست!

دیگر قطعات سخت افزاری موبایل

باز هم قطعات سخت افزاری موبایل دیگری یافت می‌شوند که ذکر آن‌ها خالی از لطف نیست. هرگز مدار GPS را فراموش نکنید. این قطعه، موقعیت یک گوشی (و کاربرش) را تعیین کرده و تمامی اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های مسیریابی با استفاده از آن کار می‌کنند.

بیشتر بخوانید:معرفی 4 مورد از بهترین اپلیکیشن های جی پی اس آفلاین برای اندروید

یکی دیگر از قطعات سخت افزاری موبایل که سبب می‌شود تا در زمان نیاز به برقراری سکوت، هیچ تماسی را از دست ندهید، موتور ارتعاش است. این واحد سخت افزاری کوچک، با تولید ارتعاش در زمان نیاز، کاربر را از اتفاقات مختلف آگاه می‌کند.

تراشه دیگری که در گوشی های هوشمند پیدا خواهید کرد، PMIC بوده و نقش آن مدیریت برق مدار مجتمع است. این قطعه مسئول بسیاری از امور و فرآیند‌های مرتبط با نیرو و انرژی همچون تبدیل DC به DC، تغییر ولتاژ و مخصوصا شارژ شدن باتری است. گفتنی است کمپانی‌های مختلف همچون کوالکام، مدیاتک و Maxim این قطعه را تولید می‌کنند.

در نهایت به پورت‌ها می‌رسیم. امروز پورت شارژ گوشی های هوشمند اغلب با یکدیگر تفاوت داشته و ممکن است میکرو یو اس بی و یا یو اس بی نسخه C باشد. می‌توان گفت تقریبا تمامی گوشی های هوشمند به جک استاندارد صوتی 3.5 میلی‌متری مجهز هستند. البته طراحی یک گوشی بدون این قطعات سخت افزاری موبایل برای شارژ کردن و گوش دادن به موسیقی به زودی ممکن خواهد شد، چرا که فناوری شارژ بی‌سیم باز هم ارتقا پیدا کرده و اتصالات بدون سیم همچون بلوتوث به کیفیت یکسانی همچون زمان انتقال با سیم دست پیدا خواهند کرد.