در دنیایی درونی گوشی های هوشمند چه می گذرد؟!

به گزارش جی پلاس، این روزها اغلب در مورد بخش بیرونی گوشی‌ هوشمند از جمله زبان طراحی، مواد اولیه و ارگونومی صحبت می‌کنیم. اما در بخش داخلی گوشی‌ هوشمند چه می‌گذرد؟ اگر شما هم از جمله گیک‌هایی هستید که به قطعات و اجزای داخلی گوشی‌ها نیز اهمیت می‌دهید، در این مطلب با ما همراه باشید تا شما را با تمامی اجزای داخلی گوشی‌های هوشمند مدرن و  اهمیت و کاربرد هر یک از این اجزا آشنا کنیم.

صفحه‌نمایش (Display)

اگرچه شاید در نگاه اولی این بخش یکی از اجزای بیرونی گوشی‌ هوشمند به‌نظر برسد اما این قطعه بخش داخلی هم دارد. از آنجا که تمامی تعاملات ما با گوشی‌های هوشمندمان از طریق نمایشگر انجام می‌شود، می‌توان گفت این قطعه تقریبا مهم‌ترین بخش گوشی است. صفحه‌نمایش‌ها در ابعاد و رزولوشن‌های مختلفی تولید می‌شوند. ابعاد رایج امروزی نمایشگر گوشی‌های هوشمند بین ۴.۷ تا ۵.۵ اینچ است و وضوح تصویری این نمایشگرها معمولا ۱۲۸۰ در ۷۲۰، ۱۹۲۰ در ۱۰۸۰ و ۲۵۶۰ در ۱۴۴۰ پیکسل است.

دو نوع تکنولوژی اصلی صفحه‌نمایش وجود دارد: ال‌سی‌دی (LCD) و ال‌ای‌دی (LED). در نوع اول می‌توان از صفحه‌نمایش‌های کریستال مایع یا آی‌پی‌اس استفاده کرد. این دو نوع نمایشگر همانند پنل‌های ال‌سی‌دی‌ ارزان‌قیمت مشکل زاویه‌ی دید ندارند. دومین نوع نمایشگرها بر پایه‌ی صفحه‌نمایش‌ AMOLED کار می‌کنند. امولد در واقع سرنام «Active Matrix Organic Light-Emitting Diode» به معنای شبکه‌ی فعالی دیودهای اُرگانیک تابنده‌ی نور است. 

(ساختار پیکسل‌های ال‌سی‌دی و اولد به طور قابل توجهی متفاوت است و همین مورد، دلیل ارائه‌ی نتایج بصری متفاوت می‌شود.)

نمایشگرهای ال‌سی‌دی نور زمینه‌ را از فیلترهای پلاریزه، یک ماتریس کریستا و یک سری فیلتر‌های رنگی رد می‌کنند. بر اساس ولتاژ ورودی، کریستال‌ها می‌توانند در زوایای مختلفی قرار بگیرند که از این طریق، زاویه‌ی نور پولاریزه تنظیم می‌شود. در مجموع، این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که نمایشگر ال‌سی‌دی بتواند میزان هر یک از نور‌های قرمز، سبز و آبی را کنترل کند

صفحه‌نمایش‌های امولد روش کارکرد متفاوتی دارند. پیکسل‌ها در این نوع نمایشگر‌ شامل گروه‌هایی از دیود نوری هستند که باعث تاباندن نور به سطح می‌شوند. مزیت صفحه‌نمایش‌های اولد نسبت به نمایشگرهای آی‌پی‌اس این است که برای به‌نمایش در آوردن رنگ مشکی، پیکسل‌ها در واقع خاموش می‌شوند و به همین دلیل رنگ مشکی در این پنل‌ها با عمق بیشتری نمایش می‌یابد و نسبت کنتراست هم بالا می‌رود. خاموش شدن پیکسل‌ها در این شرایط همچنین به افزایش عمر باتری کمک می‌کند.

باتری (Battery)

تمامی انرژی‌ مورد نیاز برای کارکرد بخش‌های مختلف گوشی‌ هوشمند شما از باتری تأمین می‌شود. امروزه باتری‌ها به دو شکل در دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالت اول باتری قابل تعویض است؛ یعنی می‌توانید در صورت تمام شدن شارژ باتری آن را با یک باتری پر تعویض کنید. اما در حالت دوم باتری توسط کاربران به‌راحتی قابل تعویض نیست و باید توسط افراد ماهر انجام شود. ظرفیت باتری‌ همیشه یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های آن است. امروزه بیشتر گوشی‌های هوشمند ۵.۵ اینچی از باتری با ظرفیت ۳۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت بهره می‌برند. علاوه بر این، شرکت‌های مختلف از تکنولوژی‌های متفاوتی برای شارژ باتری گوشی‌ها استفاده می‌کنند ولی یکی از پراستفاده‌ترین فناوری‌ها، Quick Charge (شارژ سریع) کمپانی کوالکام است. همچنین بیشتر باتری‌های مورد استفاده در گوشی‌های امروزی از نوع لیتیوم-‌یونی هستند؛ با این نوع باتری‌ها دیگر نگرانی‌های قبلی در مورد روش شارژ یا زود خالی شدن باتری پس از مدتی استفاده از آن وجود ندارد.

چیپ‌ست (SoC)

گوشی‌ هوشمند شما همانند تمامی رایانه‌ها نیاز به یک واحد پردازش مرکزی (CPU) دارد تا بتواند نرم‌افزارهای مورد نظر مثل اندروید را اجرا کند. اما سی‌پی‌یو به تنهایی از پس انجام این کار برنمی‌آید. بدین منظور اجزای دیگری برای پردازش گرافیک، پردازش‌های مربوط به ارتباطات و مالتی‌مدیا نیاز است. تمامی این بخش‌های پردازشی در کنار هم، چیپ‌ست نامیده می‌شود.

بزرگ‌ترین تولیدکنندگان چیپ‌ست‌های موبایلی کوالکام، سامسونگ، مدیاتک و هواوی هستند. کوالکام پردازنده‌هایی با نام اسنپدراگون تولید می‌کند؛ این شرکت شاید در حال حاضر بزرگ‌ترین کمپانی تولیدکننده‌ی چیپ‌ست‌های موبایلی برای گوشی‌های هوشمند اندروید باشد. پس از کوالکام، شرکت سامسونگ را داریم که چیپ‌ست‌هایی با نام اکسینوس تولید می‌کند. مدیاتک نیز بیشتر به عنوان سازنده‌ی چیپ‌ست‌های رده‌پایین و میان‌رده شناخته می‌شود. این کمپانی چینی پردازنده‌های ارزان‌قیمتی با نام Helio تولید می‌کند که در بسیاری از گوشی‌های پایین‌رده و اقتصادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در نهایت شرکت های‌سیلیکون که پردازنده‌های سری کرین را تولید می‌کند. البته همانطور که احتمالا می‌دانید، کمپانی های‌سیلیکون اکنون یکی از برندهای زیر‌مجموعه‌ی هواوی است.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

بیشتر گوشی‌های هوشمند مجهز به سیستم‌عامل‌ اندروید، آی‌اواس و ویندوزفون از معماری پردازشی کمپانی آرم (ARM) استفاده می‌کنند. معماری آرم با معماری اینتل تفاوت دارد. همانطور که می‌دانید سی‌پی‌سی‌های مورد استفاده در رایانه‌های رومیزی و لپ‌تاپ‌ها اکثرا از معماری اینتل استفاده می‌کنند. معماری آرم به‌منظور کاهش مصرف انرژی در موبایل‌ها طراحی شده و جالب است بدانید که این معماری حتی در زمان گوشی‌های ساده‌ی موبایلی نیز وجود داشته است.

در کل دو نوع معماری آرم برای سی‌پی‌یو وجود دارد: پردازنده‌هایی که توسط آرم طراحی شده‌اند و پردازنده‌های طراحی‌شده توسط دیگر کمپانی‌ها. آرم چندین طراحی برای هسته‌های سی‌پی‌یوها ارائه داده است که همگی با برند کورتکس شناخته می‌شوند. از جمله این طراحی‌ها می‌توان به کورتکس A53، کورتکس A57 و کورتکس A73 اشاره کرد. شرکت‌هایی چون کوالکام، سامسونگ، مدیاتک و هواوی از طراحی‌های یادشده در تولید چیپ‌ست‌های خود بهره می‌برند. به عنوان مثال چیپ‌ست کرین ۹۶۰ هواوی مجهز به چهار هسته از نوع کورتکس A53 و چهار هسته از نوع کورتکس A73 است. این هسته‌ها بر اساس ترتیبی به نام HMP (پردازش ناهمگن چندگانه) کار می‌کنند.

آرم، لایسنس معماری‌های خود را به شرکت‌های دیگر می‌فروشد تا بدین طریق کمپانی‌ها بتوانند هسته‌های پردازشی سازگار با معماری آرم تولید کنند. کوالکام، سامسونگ و اپل همگی از جمله شرکت‌هایی هستند که لایسنس معماری‌های مخصوص به خود دارند. این یعنی هسته‌هایی با معماری Mongoose یا M1 در پردازنده‌ی اکسینوس ۸۸۹۰ سامسونگ به طور کامل با معماری آرم همخوانی دارند، اما این هسته‌ها توسط آرم طراحی نشده‌اند. همانطور که احتمالا متوجه شده‌اید معماری M1 توسط سامسونگ طراحی شده است.

کوالکام سابقه‌ای طولانی در طراحی هسته‌های سفارشی دارد که از جمله می‌توان به هسته‌ی ۳۲ بیتی Krait اشاره کرد که در پردازنده‌ی اسنپدراگون ۸۰۱ مورد استفاده قرار گرفته‌ است. علاوه بر این، هسته‌ی ۶۴ بیتی Kryo که در اسنپدراگون ۸۲۰ به کار رفته، توسط کوالکام طراحی شده است. اخیرا کمپانی آرم ایده‌ی یک هسته‌ی نیمه سفارشی را مطرح کرده است که با بهره بردن از این ایده، کوالکام می‌تواند از هسته‌های استاندارد آرم مثل کورتکس A73 در کنار هسته‌های نیمه‌سفارشی استفاده کند. در طراحی نیمه‌سفارشی، المان‌های اساسی طراحی استاندارد هسته‌ها حفظ شده است؛ ولی برخی از ویژگی‌های آن مورد ویرایش قرار گرفته و همین امر باعث می‌شود این دو استاندارد متفاوت باشند. هسته‌های اسنپدراگون ۸۳۵ از نوع Kryo هستند؛ این هسته‌ها از طراحی نیمه‌سفارشی بر پایه‌ی تکنولوژی کورتکس بهره می‌برند.

پردازنده‌ی گرافیکی (GPU)

واحد پردازش گرافیکی در واقع یک موتور گرافیکی اختصاصی است که در اصل برای گرافیک‌های سه‌بعدی طراحی شده؛ ولی در کنار این فعالیت، گرافیک‌های دو بعدی را نیز پردازش می‌کند. جی‌پی‌یو از اطلاعات سه‌گانه در کنار یک سری کدهای نرم‌افزاری استفاده می‌کند تا محیط‌های سه‌بعدی را در نمایشگرهای دو بعدی تولید کند. البته روش کارکرد جی‌پی‌یو جزئیات بیشتری دارد ولی در این مطلب هدف ما آشنایی کلی با اجزای داخلی گوشی‌ هوشمند است و به همین دلیل مبحث را از این بیشتر باز نمی‌کنیم.

در حال حاضر سه کمپانی در زمینه‌ی ساخت پردازنده‌های گرافیکی موبایلی بیشتر شناخته‌ شده‌اند: کمپانی آرم با پردازنده‌ی گرافکی Mali، کمپانی کوالکام با پردازنده‌ی گرافیکی آدرینو و کمپانی Imagination با پردازنده‌ی پاور وی‌آر. البته مورد سوم در دنیای دستگاه‌های اندرویدی چندان شناخته شده نیست؛ اما کمپانی اپل مدت‌ها است در تولید آیفون و آیپدهای خود از پردازنده‌ی پاور وی‌آر بهره می‌برد.

پردازنده‌ی گرافیکی آرم بر اساس سه معماری اصلی تولید می‌شوند: اولین مورد Utgard است که در پردازنده‌های گرافیکی مختلفی چون Mali-400 و Mali-470 و ... مورد استفاده قرار گرفته است. مورد دوم Midgard نام دارد که یک معماری جدید محسوب می‌شود و از مدل سایه‌زنی یکپارچه و OpenGL ES 3.0 پشتیبانی می‌کند. سومین معماری Bifrost نام دارد. اگر در مورد نام این معماری‌ها کنجکاو هستید، بد نیست بدانید که نام‌گذاری آن‌ها بر اساس اساطیر اسکاندیناوی (شمال اروپا) انجام شده است. هر کسی که فیلم‌هایی چون ثور (Thor) را دیده باشد، قطعا Bifrost را به عنوان یک پل رنگی بین Midgard و Asgard به یاد خواهد آورد. در حال حاضر فقط دو پردازنده‌ی گرافیکی بر اساس Bifrost تولید می‌شود که یکی Mali-G71 (موجود در پردازنده‌ی کرین ۹۶۰) و دیگری Mali-G51 است.

پردازنده‌ی گرافیکی آدرینو ۵۳۰ کوالکام در چیپ‌ست‌های اسنپدراگون ۸۲۰ و اسنپدراگون ۸۲۱ به کار گرفته شده است و چیپ‌ست اسنپدراگون ۸۳۵ از پردازنده‌ی گرافیکی آدرینو ۵۴۰ بهره می‌برد. آدرینو ۵۴۰ بر پایه‌ی معماری مشابه معماری آدرینو ۵۳۰ ساخته شده است؛ اما بهبودهایی در آن اعمال شده که باعث می‌شود پردازش‌های گرافیکی آن نسبت به نسل قبلی‌اش تا ۲۵ درصد بهتر انجام شود. پردازنده‌ی گرافیکی آدرینو ۵۴۰ کوالکام به طور کامل از دایرکت‌ایکس ۱۲، OpenGL ES 3.2، OpenCL 2.0 و API-های گرافیکی ولکان پشتیبانی می‌کند. از دیگر مشخصات این پردازنده‌ی گرافیکی می‌توان به پشتیبانی از پلتفرم‌ واقعیت مجازی Daydream گوگل اشاره کرد.

ام‌ام‌یو (MMU)

این بخش از نظر فنی جزئی از سی‌پی‌یو محسوب می‌شود، اما اشاره به واحد مدیریت حافظه (MMU)  اهمیت زیادی دارد؛ چراکه این قسمت نقش بسیار مهمی در فعال کردن استفاده از حافظه‌ی مجازی ایفا می‌کند. برای کارکرد صحیح حافظه‌ی مجازی، باید از نقشه‌یابی بین آدرس‌های فیزبکی و آدرس‌های مجازی حافظه‌ بهره گرفته شود.

نقشه‌یابی بین آدرس‌های فیزیکی و آدرس‌های مجازی توسط MMU انجام می‌شود. البته بدین منظور کرنل نیز کمک زیادی به MMU می‌کند که در سیستم‌عامل اندروید به معنای لینوکس است. کرنل به MMU می‌گوید که در هنگام تلاش پردازنده برای دسترسی به آدرس‌های مجازی، از چه نقشه‌هایی استفاده کند و MMU به طور خودکار آن را به آدرس‌های فیزیکی واقعی هدایت می‌کند.

مزایای استفاده از حافظه‌ی مجازی به شرح زیر هستند:

• برای اپلیکشین‌ها مهم نیست که در حافظه‌ی فیزیکی رم اجرا شوند.
• اپلیکیشن‌ها فقط به فضای آدرس خود دسترسی دارند و نمی‌توانند در فضای آدرس سایر اپلیکیشن‌ها دخالت کنند.
• نیازی نیست که یک اپلیکیشن در بلاک‌های به هم پیوسته‌ی حافظه نگه‌داری شود و همین موضوع باعث می‌شود تا بتوان از حافظه‌های چند صفحه‌ای برای نگه‌داری اپلیکیشن‌ها استفاده کرد.

کش L1 و L2

اگرچه ما فکر می‌کنیم که RAM سرعت بالایی دارد و اگرچه سرعت این بخش نسبت به حافظه‌ی داخلی بسیار بیشتر است؛ اما در مقایسه با سرعت داخلی سی‌پی‌یو، سرعت رم بسیار کم است. در واقع پردازنده‌ها برای کارکرد صحیح به حافظه‌هایی احتیاج دارند که سرعتی در حد سرعت خود پردازنده داشته باشند. نسخه‌های رونوشت شده‌ی محلی از داده‌ها را که از رم ارسال می‌شوند، می‌توان در حافظه‌های کش نگه‌داری کرد. اگر مدیریت حافظه‌ی کش به‌درستی انجام شود و به‌درستی از آن استفاده شود، این حافظه می‌تواند به میزان قابل توجهی در عملکرد چیپ‌ست‌ها بهبود ایجاد کند.

حافظه‌ی کش که با سرعتی معادل سرعت سی‌پی‌یو فعالیت می‌کند با نام کش سطح یک (Level 1 Cachee) شناخته می‌شود. سرعت این حافظه‌ی سریع و همانطور که گفتیم، در حد سرعت پردازنده است. طبیعتا هر هسته‌ی پردازنده‌ حافظه‌ی کش کوچک L1 مخصوص به خود دارد. اما حافظه‌ی کش L2 کمی بزرگ‌تر از L1 است و در رده‌ی مگابایت قرار دارد. این حافظه‌ می‌تواند ۴ مگابایت یا حتی بیشتر باشد. در هر صورت کش L2 سرعت کمتری دارد که همین مشخصه نشان از ارزان‌تر بودن تولید این حافظه است. این حافظه به تمام هسته‌های پردازنده سرویس می‌دهد و یک کش یکپارچه برای کل چیپ‌ست محسوب می‌شود.

ایده‌ این است که اگر داده‌ی مورد نظر در حافظه‌ی کش L1 موجود نبود، آنگاه در حافظه‌ی کش L2 به دنبال آن داده جستجو شود و در غیر این صورت کل حافظه برای دسترسی به داده‌ی مورد نظر بررسی شود. اگرچه حافظه‌ی L2 نسبت به حافظه‌ی کش L1 سرعت کمتری دارد اما باز هم نسبت به حافظه‌ی اصلی دستگاه سرعت بالاتری دارد. همچنین به دلیل حجم بیشتر کش L2، احتمال یافتن داده‌ی مورد نظر در آن بیشتر است.

یک هسته در پردازنده مثل کورتکس A72 دارای ۴۸ کیلوبایت حافظه‌ی ساختاری کش L1 و ۳۲ کیلوبایت حافظه‌ی کش L1 دارد. تولیدکنندگان چیپ‌ست‌های موبایلی می‌توانند بین ۵۱۲ کیلوبایت تا ۴ مگابایت ظرفیت برای کش L2 در نظر بگیرند.

پردازنده‌ی نمایشگر و پردازنده‌ی ویدیو

چند بخش سخت‌افزاری دیگر در چیپ‌ست‌ها وجود دارند که به طور پیوسته با پردازنده‌‌ی اصلی (CPU) و پردازنده‌ی گرافیکی (GPU) کار می‌کنند. یک پردازنده‌ی نمایشگر در چیپ‌ست‌ها وجود دارد که اطلاعات پیسکلی را از حافظه دریافت و آن را به پنل نمایشگر اعلام می‌کند. به عنوان مثال می‌توان به پردازنده‌ی نمایشگر Mali-DP650 کمپانی آرم اشاره کرد. این پردازنده امکانات فرا-پردازشی زیادی ارائه می‌دهد که از جمله می‌توان به چرخش، تقسیم صفحه، پشتیبانی از 4K و بهبود کیفیت تصاویر اشاره کرد. علاوه بر این، پردازنده‌های نمایشگر از تکنولوژی‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی نیز پشتیبانی می‌کنند که از جمله می‌توان به پروتکل فشرده‌سازی بافر فریم آرم (AFBC) اشاره کرد. در واقع AFBC یک پروتکل فشرده‌سازی تصویر و فرمت است و حجم اطلاعاتی را که بین بلاک‌های IP و چیپ‌ست رد و بدل می‌شوند، کاهش می‌دهد. هر چه داده‌های منتقل شده کمتر باشند، مسلما مصرف انرژی کاهش می‌یابد.

در حالی‌که پردازنده‌ی گرافیکی به منظور پردازش‌های سه‌بعدی شناخته شده است، یک بخش دیگر برای کدگشایی و نیز کدگذاری ویدیوها وجود دارد. اگر بخواهید فیلمی در یوتیوب یا نت‌فلیکس مشاهده کنید، داده‌های ویدیویی فشرده باید ابتدا کدگشایی شوند تا قابلیت پخش در نمایشگر داشته باشند. این بخش توسط نرم‌افزار انجام می‌شود؛ اما روش بهینه‌تر استفاده از نرم‌افزار در کنار سخت‌افزار است. اگر از دوربین گوشی خود برای چت تصویری یا مکالمه‌ی ویدیوی استفاده می‌کنیدنیز اطلاعات ویدیویی باید ابتدا رمزنگاری شوند. مجددا این کار به واسطه‌ی نرم‌افزار قابل انجام است، اما روش بهتر برای انجام آن استفاده از سخت‌افزار است. آرم از تکنولوژی پردازش ویدیویی تأمین‌کنندگان در جدیدترین و قدرتمند‌ترین پردازنده‌ی ویدیوی‌ خود موسوم به Mali-V61 بهره گرفته است. این پردازشگر ویدیویی از روش رمزنگاری ویدیویی HEVC و روش کدگشایی/رمزنگاری VP9 و نیز کدک‌های استانداردی چون H.264، MP4، VP8، VC-1، H.263 و Real پشتیبانی می‌کند.

حافظه و فضای ذخیره‌سازی

یک چیپ‌ست بدون حافظه‌ی دسترسی تصادفی (RAM) یا حافظه‌ی ثابت نمی‌تواند فعالیت داشته باشد. حداقل رم مورد نیاز برای یک گوشی‌ هوشمند ۶۴ بیتی مجهز به اندروید ۷.۰ نوقا معادل ۲ گیگابایت است؛ اما با این وجود امروزه دستگاه‌هایی تولید شده‌اند که مقادیر بیشتری رم در اختیار کاربران قرار داده‌اند. رم در واقع یک ناحیه‌ی کاری برای اجرای سیستم‌عامل اندروید و اجرای اپلیکیشن‌های مورد استفاده‌ی کاربران است. هنگامی که در حال کار با یک اپلیکیشن هستید، در این حالت به اصطلاح می‌گویند اپلیکیشن مورد نظر در حالت پیش‌زمینه (Foreground) است؛ اما پس از اینکه یک اپلیکیشن جدید باز می‌کنید، اپلیکیشن قبلی در حالت پس‌زمینه (Background) قرار خواهد گرفت. در مواقعی که بین اپلیکیشن‌های مختلف جابه‌جا می‌شوید، در واقع اپ‌ها را به حالت پس‌زمینه و پیش‌زمینه تغییر می‌دهید. برای جابه‌جایی بین اپلیکیشن‌ها می‌توانید از کلید دسترسی به اپ‌های اخیر استفاده کنید. هر چه تعداد اپلیکیشن‌های بازشده بیشتر باشد، مقدار بیشتری از رم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نهایت پس از پر شدن کامل ظرفیت رم دستگاه، سیستم‌عامل اندروید به طور خودکار اپلیکیشن‌های قدیمی‌تر را از حافظه‌ی رم خارج می‌کند تا اپلیکیشن‌های جدیدتر بتوانند از فضای رم بهره ببرند. هر چه میزان رم گوشی‌ هوشمند شما بیشتر باشد، می‌توانید اپلیکیشن‌های بیشتری را به طور همزمان در پس‌زمینه در حالت اجرا قرار دهید. عملکرد سیستم‌عامل آی‌اواس و اندروید از این جهت کمی متفاوت است.

گوشی‌های هوشمند از نوع خاصی رم استفاده می‌کنند که مصرف انرژی آن نسبت به رم‌ رایانه‌ شخصی بسیار کمتر است. در رایانه‌های رومیزی می‌توانید انواع رم‌های دی‌دی‌آر ۳ یا دی‌دی‌آر ۴ را مشاهده کنید، اما در لپ‌ تاپ عموما از رم‌های ال‌پی‌دی‌دی‌آر یا ال‌پی‌دی‌دی‌آر ۴ استفاده می‌شود. همچنین در موبایل‌ها از رم  ال‌پی‌دی‌دی‌آر ۴۴ با ولتاژی کمتر استفادهه می‌شود. در دستکاپ‌ رم PDDR4 سریع‌تر از رم LPDDR333 است.

گوگل پیشنهاد کرده است که گوشی‌های هوشمند اندروید حداقل ۳ گیگابایت فضای خالی برای اپلیکیشن‌ها، داده‌ها و محتوای مالتی‌مدیا داشته باشند. این یعنی حداقل حافظه‌ی داخلی گوشی باید ۸ گیگابایت باشد. البته ما پیشنهاد نمی‌کنیم که یک گوشی‌ هوشمند با حافظه‌ی داخلی ۸ گیگابایتی خریداری کنید؛ چرا که این میزان حافظه‌ی داخلی بسیار کم است. به‌ نظر می‌رسد برای کارکرد صحیح و بدون مشکل، حافظه‌ی داخلی ۱۶ گیگابایتی حداقل میزان فضای ذخیره‌سازی برای گوشی‌ها است. برخی گوش‌ها کمتر از این میزان حافظه‌ی ذخیره‌سازی ارائه می‌دهند و برخی دیگر حافظه‌ی داخلی بسیار حجیمی دارند. تولیدکنندگان معمولا حافظه‌ی داخلی محصولات خود را بین ۱۶، ۳۲ یا ۶۴ و حتی بیشتر در نظر می‌گیرند. باید توجه داشته باشید که ۴ گیگابایت از حافظه‌ی داخلی گوشی‌های هوشمند توسط سیستم‌عامل اندروید و اپلیکیشن‌های از پیش‌ نصب شده اشغال می‌شود. در برخی از گوشی‌های هوشمند به دلیل تعداد زیاد اپلیکیشن‌های پیش‌فرض، گاهی تا ۸ گیگابایت از حافظه‌ی داخلی دستگاه اشغال می‌شود. البته دلایل دیگری هم وجود دارد که باعث اشغال شدن بیشتر حافظه‌ی داخلی گوشی‌های هوشمند می‌شوند که از جمله می‌توان به سفارشی‌سازی اندروید اشاره کرد. اما مسلما همه انتظار داریم وقتی یک گوشی‌ با حافظه‌ی داخلی ۳۲ گیگابایتی معرفی می‌شود دقیقا همین میزان حافظه‌ی داخلی در اختیار کاربر قرار گیرد.

بسیاری از گوشی‌های هوشمند اندروید خوشبختانه از کارت حافظه‌ی جانبی میکرو اس‌دی پشتیبانی می‌کنند. البته این ویژگی در تمامی گوشی‌ها ارائه نمی‌شود ولی در صورتی که دستگاه شما از کارت اس‌دی پشتیبانی کند، می‌توانید حافظه‌ی داخلی آن را با صرف هزینه‌ای اندک به میزان قابل توجهی افزایش دهید.

اتصالات

کلمه‌ی «گوشی» در گوشی‌ هوشمند به ما یادآوری می‌کند که این دستگاه‌ در واقع برای چه منظوری ساخته شده است. مهم‌ترین ویژگی گوشی‌های هوشمند برای برقراری ارتباط است. این محصولات امکانات ارتباطی مختلفی در اختیار کاربران قرار می‌دهند که از جمله می‌توان به ۳جی، ۴جی، ال‌تی‌ای، وای‌فای، بلوتوث و ان‌اف‌سی اشاره کرد. برای استفاده از تمامی این پروتکل‌ها به سخت‌افزار مخصوص، مودم‌ها و چیپ‌های کمکی دیگر نیاز است.

مودم‌ها

تمامی تولیدکنندگان بزرگ چیپ‌ست‌های موبایلی، مودم 4G LTE روی چیپ‌های خود قرار می‌دهند. کوالکام احتمالا از این نظر بزرگ‌ترین شرکت دنیا محسوب می‌شود؛ اما با این حال سامسونگ و هواوی با فاصله‌ای اندک پس از کوالکام قرار می‌گیرند. چیپ‌ست‌های مدیاتک از جدیدترین فناوری‌های LTE پشتیبانی نمی‌کنند اما این شرکت بازارهای متفاوتی نسبت به سه‌شرکت مورد بحث در نظر دارد. این نکته را هم باید در نظر داشته باشید که تا وقتی اپراتور موبایلی شما از LTE پشتیبانی نکند، دستگاه شما حتی با داشتن جدیدترین مودم‌های 4G LTE عملا نمی‌تواند از این فناوری بهره ببرد.

جدیدترین و بهترین مودم 4G LTE کوالکام هم اکنون اسنپدراگون X16 LTE است. مودم X16 LTE با فرآیند ۱۴ نانومتری FinFET ساخته شده و طراحی آن به نحوی انجام شده است تا سرعت دانلود LTE Cat.16 را ارائه دهد. برای یادآوری باید اشاره کنیم که در LTE Cat.16 سرعت دانلود معادل یک گیگابیت بر ثانیه است. علاوه بر این مودم جدید کوالکام از سرعت ارتباطی دان‌لینک (Downlink) با 4x20MHz در طیف FDD و TDD با 256-QAM پشتیبانی می‌کند و سرعت آپ‌لینک (Uplink) نیز 2x20MHz با 64-QAM است.

در جدول زیر می‌توانید مروری کلی بر مودم‌های جدید LTE کوالکام داشته باشید:

	مودم X16	مودم X12	مودم X10
دان‌لینک	4x 20MHz CA 256-QAM 4x4 MIMO, دو اپراتور	3x 20MHz CA 256-QAM 4x4 MIMO, یک اپراتور	3x 20MHz CA 64-QAM
آپ‌لینک	2x 20MHz CA 64-QAM	2x 20MHz CA 64-QAM	1x 20MHz 16-QAM
ال‌تی‌ای همراه	LTE FDD LTE TDD LTE-U LAA LTE Broadcast	LTE FDD LTE TDD LTE-U LWA LTE Broadcast	LTE FDD LTE TDD LTE Broadcast
چیپ‌ست	اسنپدراگون ۸۳۵	اسنپدراگون ۸۲۰/۸۲۱	اسنپدراگون ۸۱۰/۸۰۸
نهایت سرعت دانلود	۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه	۶۰۰ مگابیت بر ثانیه	۴۵۰ مگابیت بر ثانیه
نهایت سرعت آپلود	۱۵۰ مگابیت بر ثانیه	۱۵۰ مگابیت بر ثانیه	۵۰ مگابیت بر ثانیه

علاوه بر این چیپ‌هایی برای بلوتوث، ان‌اف‌سی و وای‌فای وجود دارند. این چیپ‌ها توسط شرکت‌هایی مثل NXP و یا Broadcom تولید می‌شوند.

پردازنده‌ی سیگنال تصاویر دوربین

بیشتر گوشی‌های هوشمند امروزی از دو دوربین بهره می‌برند که یکی در جلو و دیگری در بخش پشتی قرار داده شده است. این دوربین‌ها از سه بخش تشکیل شده‌اند: سنسور، لنز و پردازنده‌ی تصویر. برخی از گوشی‌ها مجهز به سنسورهای دوگانه (و لنزهای دوگانه) هستند تا دوربین بتواند در شرایط نوری نامناسب هم عملکرد خوبی داشته باشد. علاوه بر این وجود دو دوربین برای ایجاد عمق بیشتر در تصاویر کاربرد دارد.

شما احتمالا با شخصیت سنسور اصلی دوربین‌های گوشی‌های هوشمند آشنایی دارید. قدرت این سنسور بر حسب مگاپیکسل تعیین می‌شود. در واقع این مشخصه به شما می‌گوید که رزولوشن سنسور چقدر است و هر چه این عدد بزرگ‌تر باشد یعنی تصویر نهایی، رزولوشن بالاتری خواهد داشت. در هر صورت تعداد مگاپیکسل‌ها فقط یک بخش داستان را به ما اعلام می‌کند. برای فهمیدن عملکرد واقعی سنسورهای دوربین به کار گرفته شده در گوشی‌های هوشمند باید فاکتورهای دیگری را هم مدنظر قرار داد.

یکی از مهم‌ترین اجزای مؤثر در کیفیت تصاویر تولیدشده توسط دوربین گوشی‌ها، پردازنده‌ی سیگنال تصویر است. این بخش معمولا در دل چیپ‌ست موبایلی قرار داده می‌شود و وظیفه‌ی آن پردازش داده‌های ارسالی دوربین و تبدیل این داده‌ها به یک تصویر است. پردازنده‌ی تصویری مسئول انجام کارهایی چون اعمال افکت HDR است؛ اما همچنین می‌تواند کارهای دیگری چون رفع نویز تصاویر را انجام دهد. از دیگر وظایف پردازشگر تصویر دوربین می‌توان به تنظیم خودکار گشودگی دیافراگم لنزهای تکی و دوگانه، تنظیم خودکار نور سفید و پردازش رنگ‌ها و نیز تثبیت‌ دیجیتال تصاویر اشاره کرد.

اگر دوربین گوشی‌ هوشمند خود را حتی به میزان بسیار کم جابه‌جا کنید، به احتمال زیاد تصویر ثبت شده در آن لحظه محو خواهد شد. در بیشتر مواقع تصاویر محوشده، عکس‌های بدی به‌نظر می‌رسند. کانن در این مورد می‌گوید تکان خوردن دوربین باعث کاهش شفافیت تصویر می‌شود. به همین دلیل در برخی از گوشی‌های هوشمند از تثبیت‌گر اپتیکال تصویر (OIS) بهره گرفته شده است. این فناوری باعث کاهش تاثیر لرزش دست خواهد شد و در نتیجه تصاویر ثبت شده در اثر لرزش دست محو نخواهند شد و با جزئیات و کیفیت بیشتر تولید می‌شوند.

صوت

صدا بخشی مهم در تجربه‌ی کاربری گوشی‌های هوشمند است. صدا برای برقراری تماس‌ها، بازی کردن و تماشای ویدیو و نیز گوش دادن به موسیقی اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل خروجی تولیدشده توسط گوشی‌ها باید کیفیت مناسبی داشته باشد.

DSP و DAC

DSP سرنام Digital Signal Processor به معنی پردازنده‌ی سیگنال دیجیتال است. این قطعه‌ی سخت‌افزاری به طور مخصوص برای دستکاری سیگنال‌های صوتی طراحی شده است. به عنوان مثال پردازش‌های مربوط به اکولایزر توسط DSP انجام می‌شوند. DSP کوالکام با نام Hexagon شناخته می‌شود. البته این بخش اگرچه یک DSP نامیده می‌شوند، اما کارهای دیگری نیز انجام می‌دهد که از جمله می‌توان به بهبود کیفیت تصاویر، استفاده در حوزه‌ی واقعیت افزوده و پردازش‌های مخصوص ویدیوها اشاره کرد.

 

 

یک DAC (تبدیل کننده‌ی دیجیتال به آنالوگ) داده‌ دیجیتال را از فایل‌های صوتی دریافت می‌کند و آن را به یک حالت موجی آنالوگ تبدیل می‌کند. در این حالت امکان ارسال صدا به هدفون یا یک درایور اسپیکر وجود دارد. ایده‌ی بازتولید سیگنال آنالوگ باعث ایجاد کمی نویز یا تخریب در موج صدا خواهد شد. برخی از DAC-ها نسبت به رقبای خود بهتر عمل می‌کنند و صدایی شفاف‌تر و باکیفیت‌تر تولید می‌کنند. بیشتر تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند عملکرد خیلی خوبی در ارائه‌ی DAC ندارند؛ اما باز هم برخی از این شرکت‌ها بهبودهایی در DAC دستگاه‌های خود اعمال کرده‌اند. به‌عنوان مثال ال‌جی در گوشی‌ هوشمند وی ۲۰ همین بهبودها را انجام داده است. 

بلندگوها

بلندگوها در اشکال و ابعاد مختلفی در گوشی‌های هوشمند به کار رفته‌اند. برخی در بخش پشتی و برخی در لبه‌ها تعبیه شده‌اند. در برخی از گوشی‌ها شاهد بلندگو در جلوی دستگاه هستیم که به‌نظر می‌رسد در این حالت کاربران رضایت بیشتری از صدای دستگاه خود دارند. نکته‌ی قابل توجه این است که در بیشتر گوشی‌های هوشمند از یک بلندگو بهره گرفته شده و فقط برخی از گوشی‌ها از دو بلندگو استفاده می‌کنند.

سایر اجزا

به غیر موارد اشاره شده در این مقاله، اجزای مهم دیگری هم در گوشی‌ هوشمند شما وجود دارد. در این بین می‌توان به جی‌پی‌اس اشاره کرد که به‌منظور موقعیت‌یابی جغرافیایی دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد و وجود این بخش برای کارکرد صحیح اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های نقشه‌یابی ضروری است. گوشی‌ها همچنین از یک موتور لرزشی بهره می‌برند که به کمک این قطعه امکان بازخورد لرزشی (ویبره) دستگاه فراهم می‌شود. بدین ترتیب در هنگام دریافت پیام یا تماس‌، علاوه بر صدای زنگ گوشی، با لرزش بهتر آگاه خواهید شد.

بخش دیگری که در گوشی‌های هوشمند وجود دارد PMIC (مدیریت جامع مدار برق) است. PMIC مسئولیت انجام کارهای مختلف مرتبط با نیرو از جمله تبدیل دیجیتال به آنالوگ و تبدیل آنالوگ به دیجیتال، تقسیم ولتاژ و شارژ باتری را بر عهده دارد. کمپانی‌های مختلفی PMIC تولید می‌کنند که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به کوالکام، مدیاتک و ماکسیم اشاره کرد.

در نهایت به بخش پورت‌های دستگاه می‌رسیم. بیشتر گوشی‌های هوشمند مجهز به یک‌نوع پورت شارژ هستند. امروزه از دو پورت بیشتر در گوشی‌ها استفاده می‌شود: میکرو یو‌اس‌بی و یو‌اس‌بی نوع سی. بیشتر گوشی‌ها همچنین مجهز به پورت ۳.۵ میلی‌متری هدفون هستند. البته امکان ساخت گوشی بدون پورت در عمل وجود دارد و در این صورت گوشی‌ها به صورت بی‌سیم شارژ می‌شوند و برای خروجی گرفتن صوتی از این نوع دستگاه‌ها باید از  هدفون‌ها یا اسپیکرهای بلوتوثی بهره گرفت.

جمع‌بندی

از آنجا که بیشتر افراد روش کارکرد گوشی‌های هوشمند را به‌خوبی می‌دانند، نیازی نیست از روش عملکرد پیچیده‌ی این محصولات آگاهی کامل داشته باشند. یک گوشی‌ هوشمند در واقع یک رایانه‌ی کوچک است که می‌توان آن را همه جا با خود حمل کرد. علاوه بر این، یک گوشی می‌تواند در حکم یک دوربین، یک سیستم صوتی، یک سیستم ناوبری و نیز یک دستگاه ارتباطی بی‌سیم مورد استفاده قرار گیرد. هر یک از این کاربردها نیاز به سخت‌افزار مجزا و خاص خود دارند و علاوه بر این، باید بخش نرم‌افزاری مخصوصی برای آن‌ها توسعه داده شود تا امکان ارائه‌ی بهترین تجربه‌ی کاربری توسط گوشی‌های هوشمند فراهم شود.