文章專區

2012-11-01手機的系統整合—電子五哥的秘密 515 期

Author 作者 曲建仲/任職美商德州儀器公司。

我們身邊所有的電子產品,如手機、電腦、 液晶電視、數位相機、數位錄影機、DVD 播放器……等,都必須先進行「系統整合」 (system integration, SI)才能變成一個具有完整功能的科技產品。進行系統整合的廠商稱為 「系統整合商」(system integrator);台灣最大的科技公司,包括鴻海、廣達、仁寶、宏碁、 華碩等赫赫有名的電子五哥,就是屬於系統整合商,讓我們來看看科技產品是如何進行系統整合的吧!

硬體、軟體與韌體

硬體(hardware):硬體泛指具有實體的電子元件或設備,例如一台個人電腦、一塊主機板、一張網路卡,甚至一顆積體電路(I C)等,只要是占有空間的元件或設備都稱為硬體,負責設計與製作硬體的工程師稱為「硬體工程師」。軟體(software):軟體泛指在電子元件或設備(硬體)內執行的程式(program),例如手機的作業系統(iOS、Android)、應用程式(aplication program, APP)等在積體電路內執行的程式。所有的電子產品都必須有軟體程式才能執行工作,因此不只是電腦或手機,還有數 位相機、數位錄影機、 DVD 播放機,甚至可以控溫的冰箱、冷氣、汽車電子等設備內的積體電路(IC)一定都有軟體存在,負責撰寫軟體程式的工程師稱為「軟體工程師」。

韌體(firmware):韌體其實也是一種軟體,只不過我們特別將「用來驅動硬體工作的軟體」稱為「韌體」,也就是我們一般俗稱的「驅動程式」(driver),負責撰寫韌體程式的工程師稱為「韌體工程師」。

系統整合的種類

系統整合包含「硬體系統整合」與「軟體系統整合」兩個部分,其中軟體系統整合比較困難,是整個系統整合工作成敗的關鍵。 硬體系統整合:硬體工程師將各種功能 不同的 IC ,安裝在印刷電路板(printed circuit board, PCB)上,讓所有的積體電路一起工作,而達成我們所需要的功能,形成一個具有完整功能的產品。舉例來說,主機板 (mother board)就是一個最好的例子,將中央處理器(CPU)、北橋晶片(host north)、 南橋晶片(client south)與其他數十個功能不同的積體電路安裝在印刷電路板上,就是所謂的主機板。

軟體系統整合:軟體工程師將各種功能不同的軟體與韌體整合起來,並且安裝到硬體工程師設計好的系統中,而達到我們所需要的功能,便會形成一個具有完整功能的產品。

行動電話的系統整合

行動電話的系統方塊圖如圖一所示,由於目前的行動電話都與數位相機結合,提供照像、錄影,甚至影像電話的功能,所以通常含有 2~3 個核心晶片,此外,也同時有視訊 (video)輸入與輸出、音訊(audio)輸入與輸出,「A/D」為類比數位轉換器(analog to digital, ADC)、「D/A」為數位類比轉換器 (digital to analog, DAC),分別描述如下。 應用處理器(application processor, AP): 是目前手機最重要的晶片,尤其是智慧型手機,負責執行手機的作業系統,例如:iOS 、 Android 等,以及各種 APP 。 ……【更多內容請閱讀科學月刊第515期】