智能手机系统开发目标.doc

缩短上市时间：智能手机系统开发目标在一台智能型手机上，3C的功能已一应俱全，包括语音、信息、认证、计费等通信功能；Email、信息管理、Sync、安全性等信息处理功能；视频、照相、游戏、TV、串流、音乐、DRM等多媒体应用功能。 在与语音手机、功能手机尺寸差异不大的智能手机中，却要求达到如此多样化的功能，而且还不允许缩短电池的使用寿命，智能型手机的设计难度可想而知。它必须采用高效能、低耗电和易开发的软、硬件系统架构，以及高整合度的组件；除了要搭配更大容量的内存外，手机平台也得支持多样的接口标准，例如照相、彩色显示、TV输出、IrDA、Bluetooth、USB、音频和多种型式的记忆卡，以及传统式键盘和复杂的无线调制解调器等。这些都是智能型手机在开发上必须面对的挑战。 系统架构开发原则 虽然智能型手机的功能复杂，但基于上市时间的压力，手机业者必须通过规划良好的系统架构来降低设计上的复杂度。为了完成这项要求，业界已出现不少芯片架构及系统作法，但仍有一些设计上的共识，包括专业分工、开放性、标准化、阶层化和提高可再利用性及定制弹性等等原则。 1.专业分工 在专业分工上，最明显的作法即是采取通信与应用分离的平行架构，由基频处理器专门处理通信数据，其他的多媒体等应用功能则交给应用处理器来处理。这是一种独立于调制解调器的处理架构，一方面让应用处理器能充分发挥Symbian、Windows Mobile或Linux等高级操作系统的应用能力，另一方面也能确保各种服务与应用不会受到无线技术的影响，进而赋予产品更高的可移植性。在此架构下，基频组件能随GSM/GPRS/WCDMA/HSDPA等规格的演进而发展，应用组件也能因应视频、音频、绘图等需求的改变而扩充其功能。 2.再利用性 就再利用性来说，将通过验证合格、可用于生产的通信处理实时程序代码独立出来，就不会受到应用功能的限制，而能重复且直接再次被使用。这样做的好处很明显，软件开发一向是影响手机上市时间的一大主因，往往为了小部分程序代码的更动，就得对整个系统进行重新验证和测试的工作，相当耗时。在独立出成熟的程序代码后，可以将设计、验证及测试上的复杂度降低，大幅缩短开发的时程。 3.阶层化沟通接口 但如何做好通信与应用两者之间的沟通，仍是设计上的一大挑战。在开放性架构中基于硬件抽象的接口作法，此架构同时提供上层和下层的观点，上层的观点提供应用程序撰写者一套针对特定操作系统的统一软件接口，并对底层的处理器设计加以抽象化；底层观点是针对LCD控制器、影像传感器或照相机等一般性应用外围的一组标准硬件接口。 此架构因采用标准化的接口，因此与系统中个别单元的技术或架构作法无关，只需通过一组一致性的API来进行上层操作系统与下层硬件的沟通。如此一来，应用软件从底层的平台架构分离出来，开发者只需从上层架构的观点对应用程序做抽象层级的开发，而不用对底层的实体平台做直接的呼叫，这让产品能更快速地开发，在平台更新时也不需牺牲效能或程序代码的可互操作性，应用功能只需要写一次就够了。不仅如此，由于此架构的平台具有通透性，制造商也很容对硬件和软件做各种功能升级。 硬件平台架构 在智能型手机的硬件架构中，应用处理器已是其灵魂的中心。目前市场上接受度最高的应用处理器核心，无疑当属ARM核心，它可以说是产业标准的手持设备处理器核心。以Nomadik平台所采用ARM926EJ-S核心来说，它是一个强大的32位RISC核心，在一般情况下，它能在ST的0.13微米CMOS制程产品上达到350MHz的速度。这个核心包括一个内存管理单位(MMU)、32Kbytes指令快取、16Kbytes数据快取、一个能执行单一循环MAC的1632 bit乘法器，以及具有强大的实时纠错支持能力。 ARM926EJ-S包含ARM专门针对Java加速而推出的Jazelle技术，这项ARM的延伸功能可以执行139个在硬件中，以及88个以上在软件中最常用的Java字节程序代码。在运作时，大约95%的Java字节程序代码可由硬件加速器来执行，其他5%较少使用的Java字节程序代码则由专门为了与Jazelle硬件工作而撰写的最佳化Java虚拟机器(JVM)来执行。 ARM926的主要功能特色包括：32/16-bit RISC架构，并采用业界标准的AMBA bus AHB接口；16-bit Thumb指令集，用于增加的程序代码空间；DSP指令延伸和单一循环MAC；Java程序代码字节的高执行效率，即0.075 mW/CaffeineMarks、6 CM/MHz。 除了采用ARM主处理器外，在Nomadik的硬件平台中还搭配采用智能加速器来分担应付所有在音频和视频上的前、后处理任务，让这颗主处理器能长期处于省电模式下，并更专注于适合它来发挥的控制工作。 此外，由于移动设备内部的数据传输日趋复杂而频繁，行动平台中的各个硬件单元也得采用理想的互连技术来沟通。以Nomadik来说，它采用了多层式AMBA crossbar互连技术，这能让在CPU、多媒体加速器、系统内存和外围之间的资料频宽能达到最大。 高级操作系统 手机软件系统涵盖了操作系统、通信协议、多媒体处理、API、Driver、UI等等开发议题，这些议题在手机开发上的重要性不断提升，对于智能型手机来说，更是如此。就核心的操作系统来说，在语音手机或功能手机中，仍可见到专属性的实时操作系统(RTOS)，但在智能型手机中则必须采用高阶操作系统(HLOS)，才能加速系统功能的开发，并满足多样化的应用需求。 高级操作系统对内存容量的需求虽大，但它所能提供的开发优势也很多。它采用标准的API、好用的UI使用接口及完善的开发工具，让开发者能更有效地开发应用程序，大幅缩短开发时间与测试成本；对制造及营运商来说，也更容易将同样的应用移植到不同的平台之上。 目前市场上的主要手机高级操作系统为Symbian、Windows Mobile和Linux。其中Symbian有Nokia等大厂的支撑，是目前这市场中最大宗的OS；微软的Windows Mobile for Smartphone则在以IT转型手机的厂商用得较多，它强调与桌上型Windows及服务器Windows的连贯性，让使用者以熟悉的语法进行开发设计，这也是国内从事智能型手机的厂商，在高级操作系统的选择上偏好Windows Mobile的原因；Linux则是新兴的操作系统，以开放原始码而著称，目前在手机市场的商用版本中，以MontaVista的着力最深。 这些厂商或团体为了提升自己的市场接受度及影响力，往往强调开放性的原则。他们尽量采用业界标准、公开内部技术和形成产业联盟，这也让各个高级操作系统凝聚了自己的大量开发社群用户，为手机的设计提供了丰富的程序内容。在这种开放性的环境下，今日的手机开发者或系统营运者有更大的空间去经营自己的差异化产品或服务，也让这个市场保有不断改进的市场活力。 从Window Mobile最新5.0版本中的新增API，可以看出智能型手机的