Hardware mobilních zařízení EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií.

Prezentace na téma: "Hardware mobilních zařízení EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií."— Transkript prezentace:

1 Hardware mobilních zařízení EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

2 WWW.OPPA.CZ Úvod  Hardware = všechny fyzické součásti zařízení  Neustálé zmenšování komponentů  Velice rychle narůstá výkon mobilních zařízení 2 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

3 WWW.OPPA.CZ Výkon Ukázka nárůstu grafického výkonu o 1 generaci (SIII vs S4) 3 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

4 WWW.OPPA.CZ Architektura  Drtivá většina mobilních zařízení – ARM platforma –Acorn RISC Machine  20. září 2013 = první 64-bit smartphone (ARMv8) –Apple iPhone 5S  Využívá se čipset / SoC (system on chip) –integruje důležité součásti do jednoho čipu Procesor Grafika … 4 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

5 WWW.OPPA.CZ Schéma 5 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

6 WWW.OPPA.CZ Schéma 6 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

7 WWW.OPPA.CZ CPU a GPU  CPU = central processing unit  Využití vícejádrových CPU i ve smartphonech  Běžně již 4-8 jader  GPU = graphics processing unit –Stará se o vykreslování dat 7 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

8 WWW.OPPA.CZ Operační paměť  Využívá se Mobile DDR neboli LPDDR (Low Power DDR)  Především LPDDR2 nebo modernější LPDDR3  Využívané LPDDR3 – 800+MHz, 12,8+ GB/s, –více než 2x vyšší výkon oproti LPDDR2  Obvykle použitá kapacita je 1-3 GB 8 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

9 WWW.OPPA.CZ Platformy  Jádro každého zařízení  V současnosti nejpoužívanější ARMv7 –32-bit architektura  Využívají se především tyto ARM SoC platformy –Exynos SoC –Snapdragon SoC –Apple SoC –Tegra SoC 9 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

10 WWW.OPPA.CZ Exynos  Exynos SoC –Řešení korejské společnosti Samsung  Nejmodernější model Exynos 5 Octa –Jedná se o ARMv7  Nejnovější revize Exynos 5420  Využit u –Samsung Galaxy Note 3 –Samsung Galaxy Note 10.1 (2014 ed.) 10 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

11 WWW.OPPA.CZ Exynos 5420  CPU –8 jader = 4 výkonná + 4 šetřící –1.8-1.9 GHz quad-core ARM Cortex-A15 + 1.3 GHz quad-core ARM Cortex-A7 11 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

12 WWW.OPPA.CZ Exynos 5420  GPU –ARM Mali-T628 MP6 –533 - 600 MHz –Výkon až 129,6 GFLOPS  Paměť –32-bit dual-channel –933 MHz LPDDR3e –Přenosová rychlost 14.9 GB/s 12 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

13 WWW.OPPA.CZ Snapdragon  Snapdragon SoC –Řešení americké firmy Qualcomm  Nejmodernější model Snapdragon 800 –Jedná se o ARMv7  Nejnovější revize 8974AB  Využit u –Xiaomi MiPhone3 13 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

14 WWW.OPPA.CZ Snapdragon 800  CPU –2.3 GHz quad-core Krait 400 –Vyrobeno 28 nm technologií –L0 cache - 4 KB + 4 KB –L1 cache - 16 KB + 16 KB –L2 cache - 2 MB 14 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

15 WWW.OPPA.CZ Snapdragon 800  GPU –Adreno 330 –550 MHz –Podpora výstupu až do 2048p  Paměť –32-bit dual-channel –933 MHz LPDDR3 –Přenosová rychlost až 14.9 GB/s 15 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

16 WWW.OPPA.CZ Snapdragon 800 16 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

17 WWW.OPPA.CZ Apple  Apple SoC –Řešení americké společnosti Apple  Nejmodernější model Apple A7 –Jedná se o ARMv8-A  Nejnovější revize APL0698  Využit u –iPhone 5S –iPad Air –iPad mini (druhá generace) 17 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

18 WWW.OPPA.CZ Apple A7  CPU –1.3 GHz dual-core Cyclone –L1 cache - 64 KB instruction + 64 KB data –L2 cache - 1 MB  GPU –PowerVR Series 6 "Rogue" G6430  Paměť –64-bit LPDDR3 18 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

19 WWW.OPPA.CZ Tegra  Tegra SoC –Řešení americké společnosti Nvidia  Nejmodernější model Tegra 4 (Wayne) –Jedná se o ARMv7  Nejnovější revize T114  Využit u –Nvidia Shield –Microsoft Surface 2 –Asus Transformer Pad Infinity (2013) 19 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

20 WWW.OPPA.CZ Tegra 4  CPU –ARM Cortex-A15 quad core –L1 cache - 32 KB instruction + 32 KB data –L2 cache - 2 MB –1 úsporné jádro  GPU –Nvidia GPU 672 MHz –72 grafických jednotek  Paměť –32-bit dual-channel –DDR3L nebo LPDDR3 933 MHz 20 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

21 WWW.OPPA.CZ Úložiště dat  Vnitřní úložiště –Úložiště typu flash –Běžná velikost 16 - 64 GB  Rozšiřitelné úložiště –Většina zařízení má slot na paměťové karty –Nejčastěji typu micro SDxx SDHC (Secure Digital High Capacity) – maximum 32 GB SDXC (Secure Digital eXtended Capacity) – maximum až 2 TB 21 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

22 WWW.OPPA.CZ Displej  Dvě základní technologie  LCD (Liquid-crystal display) –Každý pixel z molekul tekutých krystalů –Mnoho variant (TN, IPS, MVA, PVA.. )  OLED (organic light-emitting diode) –Využití technologie organických elektroluminiscenčních diod –2 hlavní varianty –PMOLED – pasivní matrice –AMOLED – aktivní matrice –Použití u smartphonů podstatně později než LCD –V mobilních zařízeních používané aktivní OLED 22 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

23 WWW.OPPA.CZ Displej  Nejvíce používané displeje ve smartphonech:  TFT LCD –Používaný např. u Sony Xperia Z  Super LCD –Používaný např. u HTC One  IPS LCD –Používaný např. u Apple iPhone 5  AMOLED –Super AMOLED Používaný např. u Samsung Galaxy S4 23 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

24 WWW.OPPA.CZ TFT LCD  TFT = Thin-film transistor  Jeden z nejběžnějších typů displejů  Využívá jeden tranzistor na pixel  Levné na výrobu  Většinou se nachází na low-end zařízeních  Obvykle špatné pozorovací úhly 24 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

25 WWW.OPPA.CZ IPS LCD  IPS = In-plane switching  Používá dva tranzistory na pixel  Lepší pozorovací úhly než TFT  Věrnější barvy  Všeobecně dražší  Větší spotřeba energie 25 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

26 WWW.OPPA.CZ AMOLED  Active-Matrix OLED  Dosti drahá varianta  Využívá v sobě také TFT vrstvu  Stárnutí displeje - vypalovaní barev  Super AMOLED –Varianta vytvořená společností Samsung –Integrovaný digitalizér přímo do obrazovky –Lepší pozorovatelnost na slunci –Menší energetická náročnost oproti klasickým AMOLED 26 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

27 WWW.OPPA.CZ AMOLED 27 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU Vrstvy AMOLED

28 WWW.OPPA.CZ Super LCD  Vyrábí S-LCD Corporation  Varianta LCD používaná především firmou HTC  Nemá vzduchovou mezeru mezi displejem a sklem  Lepší vlastnosti než klasické LCD  Náhrada za Super AMOLED displeje –Kvůli vysoké ceně SAMOLED a jejich omezeným výrobním kapacitám  Horší barevné vlastnosti oproti AMOLED displejům  Výhoda je menší energetická náročnost  Nejnovější varianta Super LCD 3 – u HTC One 28 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

29 WWW.OPPA.CZ Zahnutý displej  Snaha výrobců o ozvláštnění  Q4 2013 – plánováno vydání prvních telefonů –Jižní Korea  V přípravě zařízení od různých výrobců –Samsung Galaxy Round (horizontálním prohnutí) –LG G Flex (vertikální prohnutí) 29 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

30 WWW.OPPA.CZ Ohebný displej  Flexibilní displeje již delší dobu v přípravě  Představené zahnuté obrazovky jsou jenom první krok  Zatím pouze jako prototypy  Velký potenciál pro mobilní zařízení  Tenké a zároveň velice lehké  Nepotřebují „tlustou vrstvu“ podsvícení  Různé varianty využití těchto displejů –Ohebné –Rolovatelné –Skládací –…–… 30 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

31 WWW.OPPA.CZ Projektor  Snaha zakomponovat i funkci promítání  Červenec 2012 – vydán Samsung Galaxy Beam –Zabudovaný DLP Pico projektor  Zajímavé řešení – bohužel velké technické nedostatky –Nízké rozlišení –Malá světelnost projektoru – vyžaduje velkou tmu –Nutné promítat z velké blízkosti 31 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

32 WWW.OPPA.CZ Ochrana displejů  Nejpoužívanější - Gorilla Glass od firmy Corning Inc.  Ochranná tenká vrchní vrstva na displeji  Chrání proti mechanickému poškození  2013 – uvedena již 3. vylepšená verze –Obsahuje Native Damage Resistance (NDR) technologii –Údajně až 3x odolnější než Gorilla Glass 2 32 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

33 WWW.OPPA.CZ Ovládání  Fyzická klávesnice –S příchodem dotykových displejů na ústupu Postrádá vyšší význam –Část zákazníků je přesto stále ráda využívá –Běžná výbava u telefonů Blackberry –Dvě varianty Pevná Vysouvací 33 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

34 WWW.OPPA.CZ Ovládání  Dotyková obrazovka –Dříve rezistentní (odporová) Několik vrstev (2 vodivé) Při spojení dojde k zaznamenání doteku Nutné používání stylusu –Nyní obvykle kapacitní Využití lidského těla jako vodiče Při doteku zaznamenán kapacitní odpor Prosadila firma Apple (iPhone) Snadno ovladatelné pomocí prstů  Podpora multi-touch –Detekce více prstů současně –Možnost využívání gest (zoom atd.) 34 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

35 WWW.OPPA.CZ Ovládání  Bezdotykové ovládání –Senzor snímá oblast před displejem –Není nutné se přímo dotýkat obrazové plochy –Ovládání pomocí gest –Spíše doplňující funkce –Např. Samsung Galaxy S4 (Air Gesture) 35 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

36 WWW.OPPA.CZ Ovládání  Zvuk –Využití zabudovaného mikrofonu nejen na telefonní hovory –Lze využívat i na ovládání zařízení pomocí hlasu –Rozpoznání vysloveného příkazu k vykonání dané funkce –Spíše jako nouzová varianta (jízda autem) –Není možné plnohodnotné využívání telefonu 36 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

37 WWW.OPPA.CZ Fotoaparát  Obvykle v zařízení 2x  Přední kamera –Velice nízké rozlišení –Téměř výhradně pro účely videohovorů (Skype atd.)  Zadní kamera –Plnohodnotný fotoaparát –Kamera - nahrávání HD videa –Rozlišení obvykle již nad 10 Mpx 37 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

38 WWW.OPPA.CZ Fotoaparát  Osvětlovací LED dioda –U iPhone 5S dokonce 2 diody  I přes nesporné vylepšování nemohou stále konkurovat dedikovaným fotoaparátům –Nevýhoda velice slabé možnosti zoomu (obvykle pouze digitální) –Z principu špatný objektiv –…–…  Pokusy o skloubení kompaktu se smartphonem –Různé experimenty –Např. Samsung Galaxy Camera 38 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

39 WWW.OPPA.CZ Konektivita  Jack - audio konektor na připojení sluchátek  USB – datový konektor využívaný na nabíjení či připojení k počítači –Nejčastěji se v mobilních zařízeních nachází micro USB –USB Host / USB OTG (On-The-Go) možnost připojení externích zařízení i do telefonu/tabletu (externí HDD, flash disk, myš, klávesnice atd.) 39 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

40 WWW.OPPA.CZ Konektivita  HDMI (High-Definition Multimedia Interface) výstup –Umožňuje přenést obraz i zvuk ve vysokém rozlišení z telefonu na jinou obrazovku –Nejběžnější micro či mini HDMI –Na některých zařízeních se nenachází přímo HDMI konektor Místo toho se používá se MHL (Mobile High-Definition Link) adaptér z USB Využívá např. Samsung 40 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

41 WWW.OPPA.CZ Bezdrátové technologie  GSM modul (Global System for Mobile Communications)  Standardní náležitost mobilních telefonů (popř. tabletů atd.) –Náhrada za analogovou mobilní síť (1G) –Rozšířen o datovou komunikaci (2G) GPRS (General Packet Radio Services) později EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)  UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) –Vylepšení založené na standardu GSM (3G) –Velké navýšení datových rychlostí HSPA+ (Evolved High Speed Packet Access) Teoretická rychlost až 168 Mbit/s (D) a 22 Mbit/s (U) 41 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

42 WWW.OPPA.CZ Bezdrátové technologie  Další vylepšování = čtvrtá generace (4G)  LTE (Long Term Evolution) –Častokrát nesprávně označována jako 4G –První verze nesplňovala požadavky na síť 4G –Nedosahovala požadované rychlosti přes 1Gb/s –300 Mbit/s (D) a 75 Mbit/s (U)  LTE Advanced –Další vylepšování –Již splňuje požadavky pro 4G 42 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

43 WWW.OPPA.CZ Bezdrátové technologie  Dále se používá –IrDA (Infrared Data Association) – infračervený port spíše již výjimečně –Bluetooth Nejnovější verze - Bluetooth Smart (v4.0) Vyšší rychlost + nízká energetická náročnost –Wi-Fi Standard IEEE 802.11 Nejnovější verze 802.11 ac Teoreticky až 867 Mbit/s (při jedné anténě) V přípravě již další verze - IEEE 802.11 ad 43 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

44 WWW.OPPA.CZ Bezdrátové technologie  NFC (Near field communication) –Využití pro bezkontaktní platby –NFC tagy –…–…  FM (Frequency modulation) rádio –Nachází se ve většině zařízení –Slouží k zachycení klasického FM vysílání –Obvykle jsou potřeba zapojená sluchátka jako anténa 44 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

45 WWW.OPPA.CZ Navigace  V současné době mnoho zařízení podporuje již 2 systémy  GPS (Global Positioning System) –Jedná se o americký satelitní navigační systém –Původně jen pro armádu –Později uvolněno i pro civilní účely  Glonass (Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema) –Alternativa ke známější GPS –Ruský navigační systém 45 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

46 WWW.OPPA.CZ Senzory  Všeobecný požadavek - stále chytřejší zařízení  Nutnost integrovat stále více různých senzorů –Světelný senzor – např. automatická úprava jasu displeje –Akcelerometr – polohový senzor – měří zrychlení –Sledování očí – automatické posouvání textu, vypínaní displeje –Gyroskop – polohový senzor - měří rotační pohyb - vohováha –Barometr – měření atmosférického tlaku –Proximity senzor – měří vzdálenost – např. zhasnutí obrazovky během přiložení k uchu při hovoru –Teploměr –Vlhkoměr –…–… 46 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

47 WWW.OPPA.CZ Snímač otisků prstů  2011 – Motorola Atrix 4G –První smartphone s integrovaným snímačem otisků –Od té doby takřka zapomenuté  2013 – iPhone 5S –Snaha Applu o „znovuobjevení“ 47 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

48 WWW.OPPA.CZ Baterie  Pokrok v technologii –Stále kvalitnější –Vyšší kapacita  Bezdrátové nabíjení –Používá se speciální podložky –Obvykle vyžaduje upravený zadní kryt –Podpora pouze pro některé novější telefony  Velká nevýhoda přetrvává –Celkově stále nízká výdrž  Do budoucna možné zlepšení situace –V přípravě slibné technologie (Ohebné baterie, křemík + grafen…) 48 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

49 WWW.OPPA.CZ Reproduktory  Obvykle bývá umístěn na zadní straně  HTC One –Snaha o vylepšení zvukového zážitku oproti zažitému standardu –Kvalitnější velké stereo reproduktory umístěné zepředu 49 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

50 WWW.OPPA.CZ Shrnutí  Velký rozvoj odvětví  Mnoho slibných technologií do budoucna –Ohebné displeje, vyšší výdrž baterií …  Mobilní zařízení dokáží stále více věcí –Jsou „chytřejší“ 50 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU

51 DĚKUJI ZA POZORNOST Střední průmyslová škola na Proseku, 2013 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU