智能手机的处理器主要有基带处理器和应用处理器,其中基带处理器是手机的一个重要部件,相当于一个协议处理器,负责数据处理与储存,主要组件有数字信号处理器(DSP)、微控制器(MCU)、内存(SRAM、Flash)等。应用处理器主要负责手机的多媒体功能,包括图像、声音、视频、3D图形、照相等。其中有些智能手机采用两个单独的处理器芯片来设计,而有些智能手机则采用二合一的处理器芯片,即将基带处理器和应用处理器集成在一个芯片中。
一、处理器电路的组成元件
智能手机的处理器电路位于智能手机的主控电路板中,由于智能手机电路板设计不同,处理器的数量及位置也不相同。有的智能手机有两个处理器(基带处理器和应用处理器),而有些手机只有一个处理器,下面分别详解。
1.1双芯片结构处理器电路的组成
双芯片结构的手机有两个处理器:一个负责通信协议的处理,实现手机的基本通话功能,也就是通常所说的基带处理器;另一个负责音视频处理、文档处理、数据处理等附加应用功能,也就是应用处理器。基带处理器芯片中一般包含微处理器、数字信号处理器、ROM及RAM等。
1.基带处理器电路由哪些元件组成
从电路结构上来看,智能手机基带处理器电路主要由微处理器、数字处理电路(DSP)、存储器、时钟及复位电路、接口电路、供电电路等组成。如图1所示为智能手机基带处理器电路组成框图。通常将微处理器、数字处理电路和存储器集成在一起,组成基带处理器。
(1)认识微处理器
微处理器的工作原理其实很简单,它的内部元件主要包括:控制单元、运算逻辑单元、存储单元(高速缓存、寄存器)三大部分,如图2所示。指令由控制单元分配到运算逻辑单元,经过加工处理后,再送到存储单元里等待应用程序的使用。
1)指令高速缓存是芯片上的指令仓库,这样微处理器就不必停下来查找外存中的指令。这种快速的方式加快了处理速度。
2)控制单元负责整个处理过程。根据来自译码单元的指令,它会生成控制信号,告诉运算逻辑单元和寄存器如何运算,对什么进行运算以及怎样对结果进行处理。
3)运算逻辑单元是芯片中的智能部件,能够执行加、减、乘、除等各种命令。此外,它还知道如何读取逻辑命令,如或、与、非。来自控制单元的信息将告诉运算逻辑单元应该做些什么,然后运算逻辑单元从寄存器中提取数据,以完成任务。
4)寄存器是运算逻辑单元为完成控制单元请求的任务所使用的数据的小型存储区域(数据可以来自高速缓存、内存、控制单元)。
5)数据高速缓存存储来自译码单元专门标记的数据,以备运算逻辑单元使用。同时还准备了分配到计算机不同部分的最终结果。
微处理器的工作原理如下。
微处理器是处理数据和执行程序的核心,它的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(运算逻辑单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储单元)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中,我们注意到,从控制单元开始,微处理器就开始了正式的工作,中间的过程是通过运算逻辑单元来进行运算处理,交给存储单元代表工作的结束。
基带处理器中的微处理器主要执行系统控制、通信控制、身份验证、射频监测、工作模式控制、附件监测、电池监测、接口控制等功能。
(2)认识数字图像信号处理电路
数字信号处理电路的全称是Digital Signal Processing,缩写为DSP。智能手机的DSP由DSP内核加上内建的RAM和加载了软件代码的ROM组成。
DSP通常提供如下功能:射频控制、信道编码、均衡、分间插入与去分间插入、AGC、AFC、SYCN、密码算法、邻近蜂窝监测等。
DSP核心还要处理一些其他的功能,包括双音多频音的产生和一些短时回声的抵消,在GSM移动电话的DSP中,通常还有突发脉冲(Burst)建立。
(3)认识音频数字信号处理电路
音频数字信号处理电路主要执行语音信号的A/D、D/A转换、PCM编译码、音频路径转换、发射话音的前置放大、接受话音的驱动放大器、双音多频DTMF信号发生等功能。