ARQUITECTURA DE DISPOSITIVOS MOVILES
JAIME ANDRES SOTO QUINTANILLA
SEBASTIAN MELO
UNIVERSIDAD POLITECNICO GRANCOLOMBIANO
FACULTAD DE INGENERIA Y CIENCIAS BASICAS
INGENERIA DE SISTEMAS
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
BOGOTA
2013- 2
TABLA DE CONTENIDO
1. Introducción 3
2. Historia y evolución de los dispositivos móviles 4
3. Clases de dispositivos móviles 6
4. Hardware de dispositivos móviles 6
5. Arquitecturas empleadas 7
6. Asuntos particulares.
6.1. Componentes Internos
6.1.1 Funciones
6.2. Diagramas de Bloques
6.3. Organización y uso de memorias
6.4. Segmentación de Instrumentos (pipelining)
6.5 Arquitecturas predominantes
6.6. Características generales de circuitos integrados(comparativo dispositivos no móviles)
7. Sistemas operativos utilizados y principales características. 8
8. Descripción de otros componentes (audio, video, pantalla, teclado, voz, conexiones)
9. Procesadores empleados 10
FUNCIONES DE LOS PROCESADORES EN DISPOSITIVOS MOVILES
SIMILITUDES Y DIFERENCIAS ARQUITECTONICAS FRENTE A COMPUTADORES NO MOVILES
1. INTRODUCCION
Los dispositivos móviles conocidos como Smartphone, laptops, tablas digitales, PDA, GPS entre otros están a la punta de la tecnología mundial, es muy interesante saber su arquitectura, como tal el cómo funciona estos dispositivos. Este trabajo estará enfocado especialmente a su arquitectura "hardware", los componentes los cuales ayudan a su funcionamiento, pasaremos por una historia breve de estos dispositivos los cuales manejamos a diario esto con el fin de adquirir un conocimiento en características, tipos de procesadores, sus funciones, para llegar a una conclusión de tener similitudes y diferencias arquitectónicas y de desempeño frente a los dispositivos que no son móviles como los computadores los cuales hemos visto en clase adicionalmente sistemas operativos los cuales están enfocados en estos dispositivos y breve mente describiremos componentes de audio, de video, de voz, comunicaciones, aplicaciones y demás.
Para este trabajo tendremos en cuenta la descripción de los componentes internos y sus funciones, la explicación de sus diagramas en bloques, las características y funciones de su(s) procesador(es), las características, organización y uso de la(s) memoria(s), la segmentación de instrucciones (pipelining) si la tienen, las arquitecturas predominantes y sus fabricantes, las características generales que deben reunir los circuitos integrados destinados a estos dispositivos, y el comparativo con las arquitecturas no móviles.
2. HISTORIA Y EVOLUCION DE LOS DISPOSITIVOS MOVILES
Generación 0
Es el comienzo de todo, y existe cierto discernimiento si en realidad los dispositivos de esta generación son en realidad dispositivos móviles. Son aparatos que utilizan las ondas de radio para comunicarse, como los Walkie Talkie. Los estándares de comunicación en esta generación son PTT (Siglas de Push To Talk, pulsar para hablar) IMTS: Improved Mobile Telephone System.
Generación 1
Surgidos a partir de 1973 y con un tamaño y peso inmanejable, los móviles de primera generación funcionaban de manera analógica, es decir que la transmisión y recepción de datos se apoyaba sobre un conjunto de ondas de radio que cambiaban de modo continuo. El hecho de que fueran analógicos traía consigo una serie de inconvenientes, tales como que solo podían ser utilizados para la transmisión de voz o su baja seguridad, la cual hacia posible a una persona escuchar llamadas ajenas con un simple sintonizador de radio o, incluso hacer uso de las frecuencias cargando el importe de las llamadas a otras personas. A pesar de todo, esta fue la primera generación considerada realmente como de teléfonos móviles. Estándares más utilizados: NMT: Nordic Mobile Telephone AMPS: Advaced Mobile Phone System
Generación 2 (2G)
Al contrario de lo que pasa en otras generaciones, la denominada "segunda generación" no es un estándar concreto, sino que marca el paso de la telefonía analógica a la digital, que permitió, mediante la introducción de una serie de protocolos, la mejora del manejo de llamadas, más enlaces simultáneos en el mismo ancho de banda y la integración de otros servicios adicionales al de la voz, de entre los que destaca el Servicio de Mensajes Cortos (Short Message Service).
Estos protocolos fueron implementados por diversas compañías, siendo este hecho el origen de uno de los principales problemas de esta generación la incompatibilidad entre protocolos, debido a que el radio de utilización del teléfono quedaba limitado al área en el que su compañía le diera soporte.
Esta generación quedo marcada por el gran avance en los dispositivos móviles. Las empresas comenzaron a fabricar un sin número de equipos con capacidades nunca imaginadas. Esto trajo consigo el boom de la telefonía móvil dado en el 2000.
Generación 2.5G
Como tal no existe ningún estándar ni tecnología a la que se pueda llamar 2.5G o 2.75G, pero suelen ser denominados así a algunos teléfonos móviles 2G que incorporan algunas de las mejoras y tecnologías del estándar 3G como es el caso de GPRS y EDGE en redes 2G y con tasas de transferencia de datos superiores a los teléfonos 2G regulares pero inferiores a 3G. Estándares más utilizados: GSM: Global System for Mobile Communications - Sistema Global para Comunicaciones Móviles. CDMA: Code Division Multiple Access - Acceso Múltiple por División de Código, GPRS: General Packet Radio Service - Servicio General de Radio por Paquetes.
Generación 3G
3G nace de la necesidad de aumentar la capacidad de transmisión de datos para poder ofrecer servicios como la conexión a Internet desde el móvil, la videoconferencia, la televisión y la descarga de archivos. En este momento el desarrollo tecnológico ya posibilita un sistema totalmente nuevo: UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
Esta es la generación dominante en la actualidad, trajo el mejoramiento de la conectividad y un gran incremento en el consumo de datos, la creación de dispositivos con mayores funciones y capacidades de procesamiento más altas, los smartphones.
Pantallas más grandes a color y táctiles, celulares con procesadores y gran poder gráfico, conectividad totalmente cubierta, dispositivos multifuncionales.
Sin embargo, esta generación se caracteriza por no quedarse solo para los dispositivos móviles, existen una gran cantidad de modems 3G que permiten conectar cualquier equipo a la red.
Generación 4G
La generación 4 Generacion o 4G será la evolución tecnológica que ofrecerá al usuario de telefonía móvil un mayor ancho de banda que permitirá, entre muchas otras cosas, la recepción de television en Alta Definición.
Hoy en día no hay ningún sistema de este nivel que esté claramente definido, pero a modo de ejemplo podemos echar un vistazo a los sistemas LTE (Long Term Evolution).
3. CLASES DE DISPOSITIVOS MOVILES
Laptops.
Smart Phones.
Tablas digitales
PDA's, IPOD's.
Terminales de datos portátiles.
GPS's.
4. HADWARE DE DISPOSITIVOS MOVILES
Placa Base: Es un circuito integrado que contiene el cerebro y todos los componentes electrónicos del teléfono celular.
Antena: La antena permite la recepción y envió de las señales del dispositivo móvil.
Antena WiFi: La antena permite la recepción y envió de las señales del estándar 802.11 a, b, g y n.
Antena NFC: La antena permite la envió y recepción de las señales del dispositivo móvil a otros dispositivos en distancias cortas.
Pantalla: Las pantallas o display generalmente de cristal líquido LCD, son las encargadas de servir de interfaz entre el usuario y el teléfono celular, actualmente las pantallas son táctiles y permiten la interacción del usuario con el dispositivo móvil.
Teclado: El teclado es la característica del teléfono móvil que le permite al usuario ingresar información como datos o texto al teléfono, el teclado más utilizado es el del formato QWERTY.
Micrófono: El micrófono permite es el encargado de traducir la voz del usuario en energía eléctrica para ser comprimida y enviada por el teléfono móvil a su destino.
Bocina o Altavoz: El altavoz es el encargado de reproducir los sonidos del teléfono para que el usuario pueda escuchar las llamadas u otro tipo de sonidos.
Batería: La batería es la encargada de almacenar y mantener la energía necesaria para el funcionamiento del teléfono móvil.
Puerto de Carga de Energía: Este puerto permite realizar la carga de energía de la batería del dispositivo, en la actualidad el más utilizado es el puerto USB mini.
5. ARQUITECTURAS EMPLEADAS
6. ASUNTOS PARTICULARES
6.1. COMPONENTES INTERNOS
6.1.1 FUNCIONES
6.2 DIAGRAMA DE BLOQUES
6.3 ORGANIZACION Y USO DE MEMORIAS
Memoria de los Equipos Móviles Smartphone
La memoria es uno de los componentes principales en cualquier equipo de computación, sin importar el tipo de equipo la memoria cumple una función importante para el almacenamiento persistente y temporal de la información.
Un teléfono celular, en comparación con los computadores de escritorios, no tiene disco duro o DVD-ROM. Pero sí depende por completo de sus memorias RAM y ROM para almacenar datos.
La memoria RAM
es una memoria rápida para transferir los datos a una tasa de millones de caracteres de datos por segundo. También es barata y se puede leer y escribir en ella con un número ilimitado de veces. Sin embargo, cuando se suspende la alimentación, la memoria RAM pierde sus datos, por lo que no se puede utilizar para almacenamiento a largo plazo. La RAM actúa como un bloc de notas de teléfono, asi como la carga de programas, los resultados intermedios y otros datos a corto plazo. Los modelos de teléfonos inteligentes como el iPhone 4 y el Galaxy S tiene 512 MB de RAM. Una PC típica a partir de 2011 tiene de 1 GB a 4 GB de RAM. La brecha entre las PC de escritorio y los dispositivos móviles se está cerrando, en 2007 un teléfono inteligente típico tenía 64 MB de RAM. en cuanto a la memoria ROM a diferencia de la RAM,
La memoria ROM
Retiene sus datos incluso sin energía, por lo que sirve como almacenamiento a largo plazo en un teléfono inteligente. Tiene una capacidad limitada para aceptar los nuevos datos, sin embargo. Los chips más antiguos de éste tipo de memoria, fueron fabricados por primera vez en 1965, los cuales recibían su programación en la fábrica, y era permanente. Las nuevas generaciones de ROM fácilmente recibían la nueva programación, aunque para los teléfonos móviles, no se puede escribir en ella.
la memoria Flash
Un nuevo tipo de memoria, conocida como flash, desdibuja la distinción entre las memorias RAM y la ROM. Como la ROM, la memoria flash mantiene sus datos cuando la unidad está apagada. Puedes sobrescribir datos millones de veces, aunque no tanto como en la RAM, pero más que la tradicional ROM. Con el avance tecnológico, la capacidad de los chips de memoria flash y al igual que los discos duros rivales, la Flash ofrece una capacidad de almacenamiento de más de 30 GB para teléfonos móviles, lo que permite guardar colecciones de música, películas y otro tipo de información de tamaño considerable.
extraído de (http://www.ehowenespanol.com/rom-vs-telefonos-moviles-info_192338/)
6.4 SEGMENTACION DE INSTRUMENTOS(PIPELINING)
6.5 ARQUITECTURAS PREDOMINANTES
6.6 CARACTERISTICAS GENERALES DE CIRCUITOS INTEGRADOS
7. SISTEMAS OPERATIVOS PARA DISPOSITIVOS MOVILES
IOS (iPhone, iPad, e iPod Touch): es un sistema operativo móvil de la empresa Apple Inc. Originalmente desarrollado para el iPhone (iPhone OS), siendo después usado en dispositivos como el iPod Touch, iPad y elApple TV. Apple, Inc. no permite la instalación de iOS en hardware de terceros.
Android: es un sistema operativo basado en Linux, diseñado principalmente para móviles con pantalla táctil como teléfonos inteligentes o tabletas inicialmente desarrollados por Android, Inc.
Blackberry: es un sistema operativo móvil desarrollado por BlackBerry para sus dispositivos BlackBerry. El sistema permite multitarea y tiene soporte para diferentes métodos de entrada adoptados por RIM para su uso en computadoras de mano, particularmente la trackwheel, trackball, touchpad y pantallas táctiles
Windows mobile: es un sistema operativo móvil compacto desarrollado por Microsoft, y diseñado para su uso en teléfonos inteligentes (Smartphones) y otros dispositivos móviles. Se basa en el núcleo del sistema operativo Windows CE y cuenta con un conjunto de aplicaciones básicas utilizando las API de Microsoft Windows. Está diseñado para ser similar a las versiones de escritorio de Windows estéticamente. Además, existe una gran oferta de software de terceros disponible para Windows Mobile, la cual se podía adquirir a través de Windows Marketplace for Mobile.
Symbian Os: fue un sistema operativo que fue producto de la alianza de varias empresas de telefonía móvil, entre las que se encuentran Nokia, Sony Mobile Communications, Psion,Samsung, Siemens, Arima, Benq, Fujitsu, Lenovo, LG, Motorola, Mitsubishi Electric, Panasonic, Sharp, etc. Sus orígenes provienen de su antepasado EPOC32, utilizado en PDA's yHandhelds de PSION. El objetivo de Symbian fue crear un sistema operativo para terminales móviles que pudiera competir con el de Palm o el Windows Mobile 6.X de Microsoft y ahora Android de Google Inc. ,iOS de Apple Inc. y BlackBerry OS de Blackberry.
9. PROCESADORES EMPLEADOS
ARM es una arquitectura RISC, Ordenador con Conjunto de Instrucciones Reducidas 32 bits desarrollada por ARM Holdings. El juego de instrucciones del ARM es similar al del MOS 6502, pero incluye características adicionales que le permiten conseguir un mejor rendimiento en su ejecución. Para mantener el concepto tradicional de RISC.se estableció la ejecución de una orden en un tiempo, por lo general, de un ciclo. La característica más interesante es el uso de los 4 bits
Intel Atom: la familia Atom es quizás la más extendida en el mercado, gracias a que lidera el sector de los netbook. Incluye procesadores que van desde 1 GHZ hasta los 1.83 GHZ, que llegan con el núcleo Moorestown.
Qualcoom Snapdragon: Estos procesadores están consiguiendo alcanzar buena parte de la cuota de mercado de forma silenciosa. Algunos netbook y móviles como elNexus One de Google son gobernados por estos chips que ofrecen de momento, frecuencia de hasta 1 GHz.
Nvidia Tegra 2: Nvidia también compite en el mercado de los procesadores móviles con su Tegra 2, un procesador con frecuencia máxima de 1 GHz que está basado en el ARM Cortex A9. De momento son pocos los dispositivos que lo incluyen, pero la compañía podría incluir este chip en los nuevos Tablet de Asus y algunos modelos avanzados de lectores de libros electrónicos.
Texas Instrument OMAP3430: Aunque se trata de un procesador que sólo alcanza frecuencias de 550 MHz, este chip tiene un gran potencial. Basado en el chip ARM Cortex A8, el OMAP3430 ya está presente en Smartphone como el Nokia N900, Palm Pre p el reciente Motorola Droid.
Apple A4: Recientemente presentado como el motor de potencia del iPad de Apple, el Apple A4 se postula como uno de los mejores procesadores del momento. Basado también en el ARM Cortex A8, el A4 de Apple ofrece una frecuencia de 1 GHz que viene reforzada por el núcleo gráfico PowerVR SGX. Además, su consumo de energía es realmente bajo.
BLIBLIOGRAFIA
Análisis de tecnologías para aplicaciones en dispositivos móviles pdf RA-MA
http://jcecembmob.blogspot.com/2012/02/mde-lab-entrada-1.html
http://dsid.escom.ipn.mx/julio/cursos/presen/arq_disp_moviles/Introduccion.pdf
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/233016/EXE_SAM/leccin_4_hardware_de_dispositivos_mviles.html
http://www.ehowenespanol.com/rom-vs-telefonos-moviles-info_192338/
http://josepjroca.wordpress.com/2013/01/07/
