Sekiz “Kolay” Blokta Akıllı Telefon Nasıl Yapılır?


Akıllı telefon, dünyamızdaki en önemli değişimlerden birini temsil ediyor. On üç yıldan kısa bir süre içinde, aptal bir telefona sahip olan bazı insanlardan gezegenin çoğunluğunun akıllı telefonuna sahip olduk (Statista’ya göre 2022 itibariyle ~%83.7). Bu gezegendeki insanların daha büyük bir yüzdesinin sahip olduğu çok az şey var. Temiz su değil, barınma değil, yiyecek bile yok.

Akıllı telefon nasıl çalışır? Çoğu insanın hiçbir fikri yoktur; onlar delicesine karmaşık cihazlar. Ancak, bunları her biri yalnızca karmaşık olan sekiz alt modüle ayırabilirsiniz. Onları çalıştıran şey, bu bileşenlerin her birinin büyük ölçek ekonomilerinde küçük yapılabilmeleri ve kolay montaja izin verecek şekilde sıkı bir şekilde entegre olmalarıdır.

Daha fazla uzatmadan, modern cep telefonunun temel sekiz yapı taşı şunlardır: uygulama işlemcisi, temel bant işlemcisi, SIM kart, RF işlemcisi, sensörler, ekran, kameralar ve lensler ve güç yönetimi. Hepsine ve nasıl bir araya geldiklerine bir göz atalım.

Bilgisayarı veya buna bağlı olarak akıllı telefonu düşündüğünüzde, akıllı telefonunuzun yaptıklarına güç veren tek bir birleşik birim düşünürsünüz. Ancak, evrensel çok çekirdekli işlemcileri bir kenara bıraksanız bile, telefonunuzun içindeki işlem tek bir ses değil, birbiri içinde gevezelik eden bir ses kakofonisi. Uygulama işlemcisi (AP), bu geleneksel beyin olarak düşündüğümüz şeydir. Neredeyse her zaman ARM tabanlı olan büyük bir çok çekirdekli CPU’ya sahiptir.

Bu AP’ler, kapsamlı bir çip (SoC) sisteminin parçası olarak gelebilir. SoC, bellek, GPU, dijital sinyal işlemcileri, görüntü işleme birimleri, modem (daha sonra değineceğiz) ve video kod çözücüler ve AI motorları gibi diğer küçük şeyleri içerebilir.

Ama CPU’ya geri dönelim. Telefonunuzun işletim sistemini çalıştırır ve öncelikle telefonunuzun kararlarında halka lideridir. Bu günlerde, genellikle çok daha fazla güç tüketen büyük güçlü çekirdeklere ve çok daha az enerji tüketen küçük çekirdeklere sahiptir. Bu genellikle, daha büyük çekirdekler büyük, çok ölçekli sıra dışı çekirdekler iken, daha küçük çekirdeklerin sırayla tek sevk edilmesiyle yapılır. Modern bir işlemcinin çeşitli parçalarını parçalamak için oldukça uzun zaman harcayabiliriz, ancak kendinizinkini yaparak veya bozuk bir simülasyonu onararak daha iyi öğrenebileceğinizi düşünüyoruz.

Temel bant işlemcisi (BP), AP’nin konuşabileceği, genellikle modem olarak adlandırılan tamamen ayrı bir işlemcidir. Kendi özel erişim noktası olan iPhone bile Qualcomm veya Intel BP kullanıyor. Genel olarak, Wi-Fi, Bluetooth ve diğer radyo tipi iletişimler AP tarafından gerçekleştirilir ve BP tamamen hücresel iletişime odaklanır. Eski 3G protokolünün özellikleri bile uzun ve yoğun, her revizyon en üste karmaşıklık katıyor. Karmaşık güç amplifikatörleri, çok bantlı çok modlu alıcı-vericiler ve diğer teknikler karmaşık bir devreye eklenir.

Temel bant işlemcilerinin kendi bellenimi ve RAM’i vardır ve kod tabanları, üreticiye özgü opak ikili dosyalardır. güzel bir konuşma var eski bir 3G USB modemi hacklemek. Aslında, bazı iPhone’lardaki bazı Intel modemler modellerde x86 işlemciler vardı. [Comsecuris] birçok iPhone modeminde buldukları arabellek taşmasını ayrıntılı olarak anlattı bu, iç işleyiş hakkında bazı yararlı bilgiler verir.

Bunları sadece depolama olarak düşünüyoruz, ancak bir avuç dolusu altın temas noktasına sahip küçük taşıyıcı markalı plastik parçasının içinde küçük bir çip var. Her şey teknik özelliklere göre, ancak AP, BP ve SIM kartlar arasındaki etkileşimler oldukça karmaşık hale geldi. SIM kartlar, kullanıcının çok az kontrolü ile kablosuz olarak güncellendikleri için güvenlik odağına girer. AP’nin haberi olmadan BP ile konuşabilirler. Telefonunuzun birini aradığını veya mesaj attığını ve bunu bilmenin tek yolunun telefon kayıtlarınızı denetlemek olduğunu hayal edebiliyor musunuz? Telefonunuz zaten bunu yapıyor. Yavaş yavaş SIM’den eSIM’e geçiyoruz, ancak bu çoğumuz için bir çıkış yolu.

Sensörler, telefonunuzun çevresinden çok daha fazla haberdar olmasını sağlar. Kameralar, GPS, mikrofonlar, mesafe sensörleri, yakınlık sensörleri, jiroskoplar, ivmeölçerler, altimetreler, manyetometreler, LIDAR, parmak izi sensörleri, radar sensörleri, ortam ışığı seviye sensörleri ve basınç sensörleri, akıllı telefonlarımızı süslemek için yaygın olarak kullanılan eklemelerdir.

Veri akışı miktarı gerçekten şaşırtıcı olabilir. Bu sensörlerin çoğu, yükü idare etmek ve AP’ye daha uyumlu bir görünüm sunmak için kendi mikroişlemcilerine sahiptir. Aslında, bazı telefonların yardımcı işlemcileri vardır bu farklı sensörleri güç açısından daha verimli yöntemlerle işlemek için. Yani bir yardımcı işlemciyle konuşan, mikroişlemcilerle konuşan ve sensörleri okuyan AP’ye sahibiz. Tüm bu sensörler, bir akıllı telefonu günlük yaşamda çok daha kullanışlı hale getirmek için uzun bir yol kat ediyor. Arayabilir, yol tarifi alabilir, portre modu için döndürebilir veya telefonunuzu fizik deneyleri için kullanabilirsiniz.

Akıllı telefon ekranları bir harika. Yüksek kaliteli ve uygun fiyatlı olmakla birlikte birçok ev televizyonuyla eşleşen veya onu yenen bir çözünürlüğe sahipler. Kullanılmış telefon ekranları, bulunup daha sonra sürülmeleri kolay olduğu için Hackaday’daki projelerde sıklıkla kullanılır. Burada OLED ekranlar ve microLED ekranlarla ilgili gelişmeleri görüyoruz. Ekran genellikle telefonunuzun önü olduğundan, kendi kendini iyileştirmesi oldukça kullanışlı olacaktır. Akıllı telefonlardaki ekranlar, daha büyük panellerin minyatür versiyonları oldukları için olağanüstü bir şey yok.

Akıllı telefonlardaki modern kameralar çılgın.

Lensler ve sensörler birçok yönden benzersizdir. İşlemi küçültebileceğiniz ekranların aksine, ışık ve lensler küçük olduklarında garipleşir. Peki, daha küçük bir alanda nasıl daha fazla ışık yakalarsınız? Bir inanılmaz (uzun olsa da) lens tasarımı ile ilgili kaynak burada bunu nasıl yaptığımızı detaylandırıyor. Lens tasarımı, 1800’lerin başından beri uzun bir yineleme ve iyileştirme geçmişine sahip karmaşık bir sanattır. Yukarıdaki bağlantıda listelenen birkaç dikkate değer buluş var. Sadece kamera lensleri hakkında koca bir makale yazabiliriz. Özellikle, eski kameraların uzun pozlamaları, film yapmak kadar lens tasarımıyla da ilgiliydi.

Lens ve sensör çıldırıyor, ancak fotoğrafları işleyen Görüntü Sinyali İşlemcisi (ISP) de çıldırıyor, bazı durumlarda açıkça yalan söylüyor. Geleneksel bir Sinyal İşlemcisi gibi, ISP de bir görüntü alır ve bir miktar dönüşüm uygulayarak onu işler. Bununla birlikte, AP’de bazı filtreler yapılırken – Snapchat filtrelerini düşünün – sensörün gerçek okuması ve bir resim oluşturma ISS tarafından yapılır.

Telefonlar mobildir ve pille uzun süre dayanması beklenir. Diğer pille çalışan ürünler gibi, pili destekleyen bir pil yönetim sistemi (BMS) vardır. Bununla birlikte, üzerine yerleştirilen bazı oldukça yüksek talepler var. Kablosuz olarak ve inanılmaz derecede yüksek oranlarda ve sıklıkla şarj olması gerekiyor. Kapak tarafında, tartıştığımız diğer tüm bölümlerde verimlilik dikkate alınır. Her modülde güç modları vardır. Her bileşen, hem parasal hem de güç bütçesi açısından bütçeye göre incelenir.

Modern toplumumuzda akıllı telefonlarımızı sık sık değiştiriyoruz ve dünyamızın onlara olan açlığımızın sonu yok gibi görünüyor. Öyleyse, her yıl daha fazla atılan akıllı telefon, özellikler ve işlemcilerle doluyken, neden onları daha fazla hacklemiyoruz? 3D yazıcınız için mükemmel bir arkadaştırlar.

Ana bant işlemcisini, ekranı veya kamerayı değiştirmenize olanak tanıyan akıllı telefonları modüler hale getirmek için bazı girişimlerde bulunuldu. Ancak, konsept durmuş gibi görünüyor. Özellikle uygulama işlemcisi, temel bant işlemcisi ve sensör birimi, birçok modern telefonda o kadar sıkı bir şekilde birbirine bağlıdır ki, bileşen parçalarından herhangi birini değiştirmek, her şeyi sıfırdan yeniden tasarlamak gibi olur. Akıllı telefonlar, ölçekleri ve sıkı entegrasyonları nedeniyle değerlidir ve bunu yenmek çok zordur.

Yine de, genel olarak akıllı telefonlarda ne kadar ilerlediğimiz inanılmaz. Hackaday olarak önümüzdeki on yılın neler getireceğini görmek için sabırsızlanıyoruz.




Kaynak : https://hackaday.com/2022/05/09/how-a-smartphone-is-made-in-eight-easy-blocks/

Yorum yapın