Question

智能硬件扫盲篇-智能手机

Answer 1

手机已经普及到千家万户，人手一部的境地，越来越离不开我们的生活。我们平时在购买手机的时候可能听到，多少G内存，多少G存储，WIFI6通信等等，但是非常多的人可能不知道这些是什么东西，现为大家科普一下。

一部手机可以看作一部非常袖珍的计算机，可以主要分为处理器、存储器、输入输出设备（屏幕，USB，耳机，摄像头等）及IO通道四个部分。这四个部分又细分为各个小部分，并通过5G/4G/3G/2G协议与基站通信，进行语音和数据传输。

目前，手机处理器市场arm架构一家独大，占据了手机处理器90%的市场份额。大家说的几个核心就是指处理器的内核数，这是一部手机的大脑。智能手机的处理器性能也越来越强大，集成的功能也越来越强大，以麒麟9000为例说明。这块处理器主要包括CPU、GPU、NPU和5G基带四个部分。

麒麟9000 CPU部分主要包括一个3.13GHz A77大核心、三个2.54GHz A77中核心、四个2.04GHz A55小核心。CPU有什么作用呢？CPU的强大代表着手机的处理速度。一个CPU的性能主要由架构、频率、核心数和制造工艺决定。麒麟9000 四个核心数，组大频率2.13GHz,采用arm架构，5nm制程工艺，放在现在CPU市场也是性能卓越之代表。

GPU是干啥的呢？它又称显示核心、视觉处理器。GPU的性能决定一部手机处理图像复杂度的性能，能直接为消费者提供视觉体验。麒麟9000 GPU采用24核Mali-G78，24核心数也是相当强大。

NPU是一个更牛掰的存在，决定了一个手机的智商大小，它能够使智能手机更聪明。NPU也叫神经网络处理器，它能够直接影响手机AI能力的强弱。它通过AI机器学习、外部传感、摄像头等设备进行学习。主要性能也是主要由核心数决定，麒麟9000 采用双大核+微核NPU。

5G基带处理芯片，华为是把基带处理芯片直接集成在处理器中的，这也显示出华为芯片研发能力的强大，目前高通最强大的处理器骁龙888处理器还仍然采用外挂基带处理芯片的方法。不过非常可惜的是现在由于美国制裁，部分射频前端芯片国内产商无法自主，5G 处理器降为4G使用。基带的主要功能就是通信，负责与移动通信网络基站进行数据交换，并对上下行的信号进行调制、解调、编码和解码。

存储器主要包括RAM和ROM，RAM就是运行内存，ROM就是我们常说的手机存储。

RAM的大小决定了手机的流畅程度，RAM越大手机也就越流畅。目前新版旗舰机型大部分都已经采用主流LPDDR5，运行内存可以达到12GB，运行速度非常快。目前，运行内存市场基本上被三星、镁光和海力士三家公司垄断，国内厂商主要还是以LPDDR4为主，同时也在加大在LPDDR5上的研发力度，希望早日实现自主研发。

ROM也就是我们常说的手机内存，主要用于存储手机软件、影像资料等。主要分为EMMC存储和UFC存储，UFC存储的性能要好于EMMC，现在大部分手机已经采用UFC存储。随着存储技术的发展，更大容量存储的出现，现在好多手机已经已经取消外置存储卡。我们日常使用手机的过程中遇到内存不足的情况，一般都是指存储容量不够。这种情况的解决方法一般分为两种：1，备份数据资料，减少内存数据；2，更换更大容量存储芯片，这种情况非专业人士勿动，因为要牵涉到内存中uboot等软件数据的迁移。

输入输出设备主要包括屏幕、USB、摄像头。

屏幕现在市场主要使用OLED屏幕和LCD屏幕为主，目前越来越多的手机都是使用OLED屏幕。手机屏幕的选择可以从下面几个方面选择：1，分辨率指纵横向上像素的点数，在同样面积下，分辨率越高，图像清晰度也就越高；2，对比度指一幅图像明暗区域最亮的白和最暗的黑之间的亮度层级，对比度越大，画面更生动，色彩更丰富；3，刷新率指单位时间内流过的帧数，一般都以Hz表示，刷新率越高，整体的视觉效果也就越流畅；4，采样率主要是指屏幕触控采样率，采样率越高，也就说明对触控采样更敏感。目前随着屏幕技术的发展，屏幕的性能越来越强大，比如柔性技术、曲面技术、屏下指纹、屏下摄像头、心率检测等技术的加入，也使屏幕在智能手机中扮演越来越重要的作用，维修成本也变得更高。

USB连接器，目前主流手机厂商使用的主要是Type-C型USB，由于智能手机变得越来越轻薄，防护等级要求越来越高，因此目前手机中USB扮演的作用越来越重要。Type-C的优势如下：1，体积小，比-A和-B更小、更轻薄；2，可以实现正反插，不用担心方向；3，输出带宽高，可以实现音视频的输出，可以代替传统耳机接口；4，电力输出大，最高可达100W，为手机快充提供了条件；5，电压范围广，最高可兼容20V电源，同一个充电器可用于笔记本、手机、IPad。

摄像头主要分为前摄和后摄。影响手机摄像头的因素终端，我主要从以下几个方面简单地说一下摄像头：1，光圈，光圈越大，说明进入光线越多，也就可以获得更快的快门速度和更深的景深；2，像素，像素越大，所拍摄的静态图像的分辨率越大，相应的一张图片所占用的存储空间也就越大；3，焦距，焦距越小，可视距离也就越近，手机的变焦范围越大，可视距离也就越远。另外摄像头的拍摄性能还与感光元件、镜头、算法等有关。

电源管理部分主要包括电池部分和电源充放电部分。

电池的选择肯定是在电池容量上，电池容量越大，待机时间也就越长。随着电池技术的发展，目前更多的新型电池材料应用与电池技术，比如石墨烯技术、硅氧负极技术等，这些技术的应用使同样体积下，电池容量越来越大。

电源管理技术主要包括无线充电和有线充电。现在国内手机厂商的充电技术已经可以说世界领先，拿小米最新推出的MIX4为例，有线快充最快可以达到120W快充，无线充电功率也可以达到50W。

无线通信技术主要是指NFC、蓝牙、WIFI和UWB这些无线技术。

NFC是一种近场通讯技术，可以在彼此靠近的情况下进行数据交换。通过这种功能，我们可以实现电子支付、身份认证、票务、数据交换功能；

蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。在手机端，蓝牙可以实现蓝牙音乐播放、蓝牙通话、数据交换、设备互联等功能。

WIFI是我们常用的一种通信技术，目前已经发展到WIFI6阶段，下载速度最高可以达到9.6Gbps了，能够再几分钟之内下载一部蓝光碟片。WIFI技术的提升，更大地提高了我们上网速率，提高了效率。不过若使用WIFI6，首先你得把手机和路由器都更换成WIFI6设备，然后把家里带宽提高到1000M以上，这样才能体验到WIFI6的快速。

UWB具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。目前各大主机厂都在布局UWB技术，这种技术将在未来家用物联网领域扮演更重要的作用。

随着智能手机的发展，功能也变得越来越丰富，上面介绍的功能主要是作为一个消费者比较关注的功能。我也只是参考了一下相关资料，给大家介绍了一些浅显的理论知识，希望大家都能看懂，都能买到符合自身需求的手机。