Đồ án Tìm hiểu về điện thoại thông minh

iều nhà sản xuất sử dụng quá hai lõi trong SGX543 vì tăng số lõi của GPU sẽ tiêu tốn điện nhiều hơn. Tuy nhiên, Sony là ngoại lệ vì hãng này đã quyết định sử dụng SGX543MP4+ bốn lõi trong PlayStation Vita. Với tốc độ xung nhịp 200 MHz, GPU của PlayStation Vita có khả năng thực hiện tới 25,6 GFLOPS, tăng lên xung nhịp 300 MHz thì GPU của nó có khả năng thực hiện tới 38,4 GFLOPS. Tương tự Apple, Sony không công bố tốc độ xung nhịp của GPU. PowerVR SGX543MP16 (16 lõi) hoạt động ở xung nhịp 400 MHz sẽ có khả năng thực hiện tới 204,8 GFLOPS (204 tỷ phép tính mỗi giây). Đó là con số rất lớn và chắc chắn sẽ ngốn rất nhiều điện nhưng đến nay chưa có GPU 16 lõi nào được tích hợp trong điện thoại thông minh bán ra thị trường. 3.2.3. GPU Mali của ARM Phạm vi ứng dụng của GPU Mali hiện khá hẹp bởi nó hiện chỉ được dùng trong một loại SoC: Samsung Exynos 4210 có trong Samsung Galaxy S II, Galaxy Note và Galaxy Tab 7.7. GPU Mali là sản phẩm của ARM, do đó nó là sản phẩm lý tưởng để tích hợp với các bộ vi xử lý Cortex được dùng trong Exynos. Mặc dù trên lý thuyết có nhiều GPU Mali nhưng thực tế chỉ có một loại được dùng là Mali-400 MP4 bốn lõi được tích hợp trong SoC Exynos 4210. Tuy ARM nói rằng Mali-400 MP4 có bốn lõi nhưng nó không thực sự là bốn lõi xử lý giống như PowerVR SGX543MP4 mà đơn giản là bốn bộ vi xử lý đổ bóng điểm (pixel shader processor) được đặt cạnh nhau. Đó là lý do tại sao Mali-400 MP4 không có khả năng đồ họa mạnh như GPU PowerVR bốn lõi thực sự. Hình 3.17: Kiến trúc bên trong GPU Mali của ARM Hiệu năng của Mali-400 MP4 có khả năng thực hiện 7,2 GFLOPS ở xung nhịp 200 MHz, nghĩa là nhanh hơn PowerVR SGX543 lõi đơn. Tốc độ xung nhịp được sử dụng trong Exynos 4210 là 275 MHz, nghĩa là GPU này có khả năng thực hiện 9,9 GFLOPS và là GPU nhanh nhất hiện nay trong các điện thoại thông minh Android. GPU Mali-400 MP4 trong Galaxy S II nhanh gấp hai lần GPU PowerVR SGX540 trong Droid Razr và nhanh hơn gần 75% so với GPU được dùng trong Galaxy Nexus. Ngược lại, GPU PowerVR SGX543MP2 trong IPhone 4S có khả năng xử lý nhanh gấp hai lần GPU Mali-400 MP4. Samsung đã tuyên bố sẽ tiếp tục sử dụng GPU Mali trong các SoC Exynos 5xxx thế hệ mới. Theo Samsung, GPU trong chip Exynos thế hệ mới sẽ có tốc độ nhanh gấp bốn lần so với GPU trong Exynos 4210. 3.2.4. GPU ULP GeForce của Nvidia Mặc dù là nhà sản xuất card đồ họa khổng lồ trong lĩnh vực máy tính nhưng GPU của Nvidia tích hợp trong các SoC cho điện thoại thông minh của họ không thực sự ấn tượng. Trong thực tế, ULP GeForce trong Tegra là GPU chậm hơn các đối thủ cạnh tranh. ULP GeForce được dùng trong hai SoC Tegra 2: Tegra 250 AP20H (dùng cho điện thoại thông minh) và Tegra 250 T20 (dùng cho máy tính bảng). ULP GeForce có khả năng thực hiện 4,8 GFLOPS ở xung nhịp 300 MHz với SoC Tegra 250 AP20H và 5,33 GFLOPS ở xung nhịp 320 MHz với SoC Tegra 250 T20 Hình 3.18: Hình ảnh 5 lõi chip của Tegra 3, GPU ẩn bên trong chip xử lý Như vậy, số đơn vị GFLOPS của Tegra 2 trong điện thoại thông minh bằng với PowerVR SGX540 ở xung nhịp 300 MHz. Tuy nhiên, tốc độ xung nhịp tối đa của PowerVR SGX540 trong thiết Galaxy Nexus là 384 MHz, nghĩa là có khả năng thực hiện tới 6,1 GFLOPS. Con số này nhanh hơn cả GPU của Tegra 2 dùng cho máy tính bảng (333 MHz), biến Tegra 2 trở thành GPU có khả năng xử lý thấp nhất. Tất nhiên, nhận định trên chỉ thuần túy dựa trên thông số và trên thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của GPU như tốc độ xung nhịp của CPU và kích cỡ màn hình. Trong xu hướng chuyển sang nền tảng xử lý đa lõi, Nvidia là hãng đầu tiên ra mắt thị trường bộ vi xử lý Tegra 3 bốn lõi. Tuy nhiên, chip xử lý đồ họa tích hợp trong Tegra 3 có cải thiện khả năng xử lý không được như kỳ vọng. Chip xử lý đồ họa Kal-El GeForce của Tegra 3 có khả năng thực hiện 4,8 GFLOPS ở tốc độ xung nhịp 200 MHz, như vậy bạn có thể thấy ngay là nó thấp hơn Mali-400 MP4 và PowerVR SGX543MP2. NVIDIA không tiết lộ tốc độ xung nhịp của GPU dùng trong Tegra 3 (tích hợp trong ASUS Transformer Prime) nhưng chắc hẳn tốc độ đó lớn hơn trong Tegra 2. Giả sử nó chạy ở tốc độ xung nhịp 400 MHz, GPU của Tegra 3 chỉ có khả năng thực hiện 9,6 GFLOPS, vẫn thấp hơn Mali-400 MP4. 3.3. RAM và bộ lưu trữ Trên điện thoại thông minh RAM cũng đóng vai trò như trên máy tính, nó là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên nó lưu trữ mã chương trình và dữ liệu trong suốt quá trình thực thi. 3.3.1. Tìm hiểu về bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) RAM, từ viết tắt của Random Access Memory (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên), là một trong những linh kiện quan trọng của điện thoại thông minh bên cạnh vi xử lý và bộ xử lý đồ họa. Nếu không có RAM thì điện thoại thông minh của chúng ta thậm chí không thể thực hiện những tác vụ cơ bản bởi việc truy cập các tệp dữ liệu sẽ cực kì chậm. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên là thiết bị trung gian giữa các tập tin hệ thống, được lưu trữ trên ROM và vi xử lý, với nhiệm vụ là cung cấp thông tin cần thiết càng nhanh càng tốt. Những thông tin mà vi xử lý cần sẽ được lưu trữ trên RAM để chờ được truy nhập. Đây có thể là những tập tin của hệ điều hành, dữ liệu của ứng dụng, đồ họa của game hoặc bất kì thứ gì cần được truy xuất nhanh. Loại RAM sử dụng trong điện thoại thông minh là DRAM, với chữ D là viết tắt của Dynamic (động). Trong cấu trúc của DRAM, mỗi tụ điện trên mạch RAM lưu trữ 1 bit. Tụ bị rò điện nên bộ nhớ cần được liên tục "làm tươi", dẫn đến tính chất "động" của RAM. Điều này cũng có nghĩa là nội dung được lưu trong môđun DRAM có thể được thay đổi rất nhanh để lưu nội dung mới. Ưu điểm của RAM động so với RAM tĩnh (static), đó là bộ nhớ có thể thay đổi tùy thuộc vào tác vụ hệ thống đang thực hiện. Giả sử hệ điều hành có dung lượng tới 2GB, bộ nhớ RAM không cần phải có dung lượng tương đương. RAM khác biệt so với ROM ở chỗ khi RAM không còn được cấp điện thì nội dung lưu trong nó cũng mất đi. Do vậy nó được gọi là bộ lưu trữ khả biến và đây cũng là tính chất giúp RAM có thời gian truy cập rất thấp. Điều này có thể được thấy khi khởi động lại máy: khi nguồn ngắt, dữ liệu lưu trong RAM bị xóa hết. Khi máy khởi động lại, RAM lấy dữ liệu từ ROM có tốc độ chậm hơn và tốc độ tải khi khởi động lại máy phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ đọc của ROM. Vị trí của RAM trên điện thoại thông mình thì trong đa số trường hợp nó được đặt ngay trên SoC, được gọi là cấu hình khối-trên-khối. Điều này cho phép SoC truy cập trực tiếp vào RAM và khoảng cách gần giữa hai khối này giúp làm giảm lượng nhiệt tỏa ra và năng lượng tiêu thụ. Nếu như không có đủ không gian để đặt RAM ngay trên SoC, nó thường được đặt ở những chip xung quanh. 3.3.2. Dung lượng và tốc độ là yếu tố quan trọng nhất Điều đầu tiên cần quan tâm khi nói đến RAM của điện thoại thông minh là dung lượng. Dễ thấy dung lượng RAM lớn thì sẽ tốt hơn vì dung lượng lớn đồng nghĩa RAM có thể lưu trữ nhiều thông tin hơn. Nói chung, không nên lo ngại dùng RAM lớn sẽ tiêu thụ điện nhiều hơn bởi vì RAM chỉ chiếm một phần nhỏ trong tiêu thụ điện của điện thoại thông minh nếu như so với vi xử lý và màn hình. Nếu như hệ điều hành đủ tốt thì dung lượng RAM cũng không cần thiết phải quá lớn. Các ứng dụng trên điện thoại thông minh thường không chiếm nhiều RAM (khoảng 50MB), do vậy điện thoại thông minh có thể chạy nhiều ứng dụng một lúc. Hệ điều hành cũng có thể quyết định tắt một số ứng dụng không dùng tới để tiết kiệm RAM cho các ứng dụng khác. Quản lý RAM tốt là lý do giúp Windows Phone có thể hoạt động mượt mà, dù là trên các thiết bị chỉ có 512MB RAM. Tuy nhiên điều đó không có nghĩa dung lượng RAM lớn là không có tác dụng gì. Các trò chơi, đặc biệt là những trò chơi có đồ họa 3D, có thể dùng tới rất nhiều RAM để lưu trữ đồ họa, hình khối 3D và âm thanh. Dù dung lượng RAM 512 MB có thể đã là đủ để chạy những ứng dụng cơ bản cùng hệ điều hành một cách mượt mà, con số này có lẽ là không đủ để đảm nhiệm các trò chơi đòi hỏi cấu hình cao. Khi quan sát trò chơi trên chiếc điện thoại Android (với dung lượng RAM là 1GB), không mấy khi thấy trò chơi sử dụng quá 300 MB RAM. Tuy nhiên nếu cộng cả những tác vụ quan trọng luôn chạy ngầm của hệ điều hành, như tin nhắn, điện thoại hay ứng dụng trên màn hình chính thì có thể thấy hơn 1 nửa của tổng dung lượng 1GB RAM đã được dùng. Như vậy nếu một hệ thống chỉ có 512 MB RAM thì việc chạy trò chơi sẽ khá khó khăn. Tốc độ RAM là một yếu tố thường không được quan tâm tới khi xác định hiệu năng của điện thoại thông minh, nhưng đây là một trong hai yếu tố quan trọng của bộ nhớ. Tất nhiên, dung lượng RAM lớn là tốt, nhưng quan trọng là dữ liệu trong RAM cần phải được truy cập rất nhanh, do đó cần xét tới yếu tố tốc độ RAM. Trên máy tính có 3 yếu tố quan trọng cần xét tới khi nói về bộ nhớ: tốc độ xung nhịp, loại RAM và số kênh RAM. Việc giải thích sự ảnh hưởng của 3 yếu tố này tới hiệu năng là khá phức tạp, nhưng về cơ bản RAM có tốc độ xung nhịp cao hơn và nhiều kênh nhớ hơn là điều ai cũng muốn. Tốc độ xung nhịp ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ đọc và ghi dữ liệu của RAM và tốc độ xung nhịp cao hơn sẽ cho phép đưa nhiều dữ liệu vào RAM hơn trong cùng một đơn vị thời gian. Để tiết kiệm năng lượng, RAM trên điện thoại thong minh thường không có tốc độ quá cao khoảng 300-500MHz, tuy nhiên tốc độ này cũng đã quá đủ để đáp ứng các ứng dụng. Loại RAM có một số ảnh hưởng tới hiệu năng, như hiệu suất ghi thông tin trong mỗi nhịp xử lý hay công suất tiêu thụ trên MHz. Trên điện thoại thông minh loại RAM được sử dụng cũng là DDR SDRAM (RAM động đồng bộ có tốc độ truyền tải dữ liệu gấp đôi) giống như trên máy tính. Hình 3.19: RAM LPDDR2, dung lượng 512 MB, tích hợp ngay trong SoC A5 trên chiếc IPhone 4S Trong khi đa số máy tính hiện nay sử dụng DDR SDRAM thế hệ 3 (DDR3), các điện thoại thông minh chủ yếu dùng LPDDR2, trong đó LP là viết tắt của Low-power (tiêu thụ điện năng thấp). LPDDR2 có cấu tạo tương tự DDR2, chỉ khác là công suất tiêu thụ của nó thấp hơn, do đó hiệu năng cũng thấp hơn. SoC sử dụng DDR3 đã được giới thiệu vào đầu năm 2014 đó là SoC Qualcomm Snapdragon 801. Số kênh nhớ không ảnh hưởng nhiều tới hiệu năng thực tế, nhưng cơ bản thì nhiều kênh nhớ hơn sẽ giảm khả năng bộ điều khiển bộ nhớ gặp phải hiện tượng nghẽn cổ chai. RAM kênh đôi cũng tương đương với vi xử lý lõi kép, trong đó hai mô đun RAM có thể giao tiếp song song và đồng thời với bus của CPU. Hầu hết các điện thoại thông minh đều sử dụng bộ nhớ kênh đơn, nhưng một số loại SoC như Snapdragon S2 sử dụng bộ nhớ kênh đôi. Dù sao thì tốc độ xung nhịp vẫn quan trọng và có ảnh hưởng tới hiệu năng hơn rất nhiều so với số kênh nhớ. Điều cuối cùng cần phải nhắc tới khi nói về RAM trên điện thoại thông minh, đó là không có một bộ nhớ RAM dành riêng cho việc xử lý đồ họa, do đó RAM của máy được dùng chung cho cả vi xử lý và bộ xử lý đồ họa. Tuy nhiên với thiết kế SoC, CPU và GPU được đặt chung trong một nhân, nên đây không phải là vấn đề. Và hiện tại RAM trên điện thoại thông minh có dụng lượng lớn nhất là 3GB 3.3.3. Bộ nhớ trong và ROM Khác máy tính, không gian của điện thoại thông minh không thể lắp một chiếc ổ cứng vào được, nhưng nó cũng cần phải có 1 bộ nhớ để lưu trữ hệ điều hành và những tài nguyên. Nếu không có bộ nhớ để lưu trữ hệ điều hành và các tệp tin quan trọng thì điện thoại thông minh cũng chẳng làm được gì cả. Thậm chí cả những điện thoại không có bộ lưu trữ dành cho người dùng thì chúng vẫn có bộ nhớ trong để lưu hệ điều hành. Tùy thuộc vào hệ điều hành và thiết bị, có một số loại chip nhớ bên trong thiết bị. Những chip này cũng có thể được phân thành nhiều khu vực cho nhiều mục đích khác nhau, ví dụ như lưu trữ ứng dụng, bộ nhớ đệm và tập tin hệ thống. Thông thường chip lưu trữ các tập tin hệ thống được gọi là ROM (Read-only Memory - bộ nhớ chỉ đọc). Người dùng không thể ghi lên ROM, nhưng hệ thống có thể ghi đè lên ROM khi cập nhật. Một số thiết bị như Samsung Galaxy S được trang bị nhiều chip nhớ. Một chip nhớ có dung lượng nhỏ, khoảng 512MB, có tốc độ cao và được dùng để lưu trữ tập tin hệ thống, bộ nhớ đệm, dữ liệu của ứng dụng. Chip nhớ còn lại có dung lượng lớn hơn nhưng chậm hơn, vào khoảng 1-2GB để lưu ứng dụng. Đối với điện thoại, việc trang bị bộ nhớ tốc độ cao với dung lượng tới 2GB sẽ khiến giá tăng cao, do đó trang bị bộ nhớ tốc độ cao để chứa đủ hệ điều hành và sử dụng bộ nhớ tốc độ thấp có giá rẻ hơn để lưu các ứng dụng khác sẽ hiệu quả hơn về giá thành. Hình 3.20: Bộ nhớ 16GB được khoanh đỏ và RAM dung 1GB được khoanh màu da cam Một số điện thoại khác như IPhone 4S và Motorola Droid Razr lại chỉ sử dụng một chip nhớ, với tốc độ trung bình, để lưu cả dữ liệu người dùng, dữ liệu hệ thống và ứng dụng. Trong thông số của điện thoại, bộ nhớ trong có thể có dung lượng tới 16GB nhưng với 1 - 2GB dành cho hệ thống, khoảng 4GB để lưu ứng dụng thì người dùng chỉ có thể sử dụng khoảng trên 9GB bộ nhớ. Tốc độ của chip nhớ trong máy thường cao hơn so với thẻ nhớ microSD gắn ngoài, do nó được hàn trực tiếp vào bảng mạch và được thiết kế phù hợp với SoC. Tốc độ đọc và ghi của bộ nhớ trong khá cao, có thể vào khoảng 10MB/s cho tốc độ ghi. Hiện nay chíp nhớ cao nhất trong các điện thoại thông minh là 64GB và tương lại gần còn có thể cao hơn nữa Đôi khi các công ty không trung thực, không sử dụng loại bộ nhớ hàn trực tiếp vào máy mà gắn thẻ microSD vào một khe cắm mà người dùng không nhìn thấy. Những thiết bị dùng Windows Phone đời đầu như HTC Trophy, HTC HD7 và một số điện thoại thông minh giá rẻ của Trung Quốc sử dụng chiêu này. 3.3.4. Thẻ nhớ ngoài Hình 3.21: Một thẻ nhớ microSD dung lượng 64GB Bộ nhớ trong cao nhất trên điện thoại thông minh hiện nay là 64GB nhưng một số máy đời cũ thì chỉ có 1GB và một số người dùng cảm thấy không đủ với dung lượng bộ nhớ trong của máy chính vì thế một số hãng đã cho phép người dùng mở rộng bộ nhớ với khe cắm thẻ nhớ và đa số điện thoại thông minh ngày nay sử dụng loại thẻ nhớ microSD loại thẻ nhớ vô cùng nhỏ. Trong số 3 hệ điều hành phổ biến là IOS, Android và Windows Phone, chỉ có Android và Windows phone 8 là hỗ trợ bộ nhớ ngoài. Các thiết bị dùng IOS như IPhone không có khe cắm thẻ nhớ. Trong các thiết bị dùng Windows Phone 7, chỉ có một thiết bị có khe cắm thẻ microSD: chiếc điện thoại Samsung Focus. Tuy nhiên, thẻ nhớ khi đã đưa vào thiết bị sẽ bị mã hóa và không thể đọc ở trên thiết bị khác hoặc máy tính, và chỉ có thể đọc qua điện thoại với phần mềm quản lý riêng. Thẻ microSD hiện nay có dung lượng lên đến 128GB. Bên cạnh dung lượng, một yếu tố quan trọng để chọn mua thể microSD là tốc độ, thường được kí hiệu với từ "Class" trên bao bì. Thông số này rất trực quan và thể hiện tốc độ ghi tối thiểu của thẻ. Ví dụ thẻ Class 4 có tốc độ ghi tối thiểu là 4MB/s, trong khi thẻ Class 10 có tốc độ ghi tối thiểu 10MB/s. Hình 3.22: Thẻ microSD 8GB class 4 Thông thường thẻ có thông số Class cao hơn sẽ cho tốc độ tốt hơn nhưng cũng đắt hơn. Đối với thẻ microSD, loại cao cấp nhất ta có thể tìm được có dung lượng 128GB Class 10 và nếu chạy đúng thông số thì nó có thể cho tốc độ nhanh hơn cả bộ nhớ trong. Nếu một điện thoại thông minh có bộ nhớ trong 64GB và hỗ trợ thêm thẻ nhớ ngoài 128GB nữa thì người dùng có thể mở rộng bộ nhớ lên đến 192GB. Hiện nay có một số hãng điện thoại quảng cáo có thể đọc được thẻ nhớ lên đến 2TB như chiếc vera R3 của hãng Pantech nhưng có lẽ chỉ là đánh bóng tên tuổi vì chưa hề có thẻ nhớ lên đến 2TB. Hy vọng tương lai gần chúng ta sẽ có những chiếc thẻ nhớ có dung lượng cao như vậy để có thể trải nghiệm nhưng video fullHD và 4K. 3.4. Màn hình Điện thoại thông minh có một một phần cứng quan trọng đó là màn hình. Với những điện thoại thông minh sử dụng cảm ứng như ngày nay màn hình là nơi giao tiếp giữa người sử dụng và thiết bị, là nơi người sử dụng điều khiển thiết bị và là nơi thiết bị thể hiện nội dung đến người sử dụng. Hiện nay các hãng phát hành điện thoại thông minh đưa ra rất nhiều loại màn hình chất lượng, độ phân giải rất tốt nhưng có hai loại màn hình chính là màn hình LCD và màn hình LED. 3.4.1 Màn hình LCD LCD (Liquid Crytal Display) nghĩa là màn hình tinh thể lỏng. Có bốn lớp chính trong một tấm màn hình LCD: lớp bảo vệ bên ngoài, lớp (hoặc nhiều lớp) phân cực, lớp tinh thể lỏng và đèn nền. Lớp bảo vệ bên ngoài có nhiệm vụ bảo vệ các linh kiện khác khỏi bị hư hỏng và thường được làm từ nhựa hoặc kính. Lớp phân cực giúp lớp tinh thể lỏng truyền ánh sáng chính xác tới mắt người xem. Hình 3.23: Sơ đồ đơn giản của một tấm nền LCD TFT Phần quan trọng nhất chính là lớp tinh thể lỏng, nơi điều khiển màu sắc xuyên qua và hình ảnh hiển thị. Khi dòng điện đi qua lớp tinh thể, các tế bào tinh thể lỏng được ghép với bộ lọc đỏ, xanh da trời hoặc xanh lá, tương ứng với điểm ảnh con của màn hình và được "xoắn" để ánh sáng đi qua với những cường độ khác nhau. Các tinh thể sẽ lọc ánh sáng từ đèn nền thành những màu sắc khác nhau và kết hợp nhiều tinh thể cạnh nhau sẽ cho ra dải hàng triệu màu. Lớp đèn nền gần như luôn là đèn nền LED và tuy có nhiều loại đèn nền LED nhưng loại đèn nền LED màu trắng được sử dụng phổ biến nhất. Lớp đèn nền rất mỏng và các đèn nền LED màu trắng được đặt ngay phía sau lớp tinh thể lỏng để cung cấp ánh sáng cho các tinh thể lọc thành màu. Loại đèn nền LED RGB (gồm các màu đỏ, xanh da trời và xanh lá) cũng được sử dụng và có khả năng tái tạo màu sắc tốt hơn loại đèn nền màu trắng nhưng giá thành cao hơn và cũng ít được dùng trong điện thoại thông minh. Các màn hình LCD được sử dụng trên điện thoại thông minh đều thuộc loại active matrix (ma trận động) và chúng đều sử dụng công nghệ TFT (thin-film transistor). TFT cho phép tái tạo màu sắc thực hơn và độ tương phản cũng như tốc độ hiển thị nhanh hơn. Công nghệ TFT cũng có 2 loại khác nhau 3.4.1.1. Twisted Nematic (TN) LCD Các nhà sản xuất hiếm khi dùng cụm từ Twisted Nematic mà thường chỉ gọi màn hình của họ là "TFT LCD". Twisted Nematic là một phương thức các tế bào tinh thể được "xoắn" trong màn hình để tái tạo lại màu sắc và thường được dùng cho các điện thoại thông minh giá rẻ do dễ sản xuất. Nếu so với loại màn hình LCD còn lại là In-Plane Switching (IPS), màn hình TN có góc nhìn hẹp hơn, màu sắc và độ tương phản cũng kém hơn do đó không được sử dụng cho các điện thoại thông minh đắt tiền. Tuy nhiên, những màn hình LCD của máy tính hay TiVi thì chủ yếu sử dụng tấm màn hình loại TN. Hình ảnh hiển thị của tấm màn hình TN không hề xấu nhưng nó vẫn xếp sau những công nghệ khác. Loại màn hình TN chất lượng cao nhất là Super LCD hay S-LCD do Sony và Samsung sản xuất có độ tương phản và màu sắc trung thực hơn hẳn so với tấm nền TN bình thường. Hiện nay, thế hệ Super LCD 2 đã xuất hiện. 3.4.1.2. In-Plane Switching (IPS) LCD Các màn hình IPS LCD sử dụng phương pháp xoắn các tế bào tinh thể có tổ chức hơn và cung cấp hình ảnh chất lượng hơn nên thường được dùng trong các điện thoại thông minh cao cấp. Các ưu thế chính của màn hình IPS LCD so với màn hình TN là góc nhìn tốt hơn và màu sắc trung thực hơn do các tấm nền này hoạt động giúp làm giảm hiện tượng chuyển màu khi thay đổi góc nhìn. Các màn hình IPS có tỉ lệ tương phản cao hơn so với màn hình TN và trong một số trường hợp có thể so sánh với công nghệ AMOLED. Hình 3.24: HTC One X với màn hình Super LCD 2 IPS với chất lượng cao Hầu hết màn hình IPS trên điện thoại thông minh là Super IPS (S-IPS) hoặc Advanced Super IPS (AS-IPS). Đôi khi các nhà sản xuất gọi các màn hình của họ là IPS LCD hoặc TFT IPS LCD nhưng nhiều trường hợp sử dụng tên riêng như: - Retina - từ được dùng cho các tấm màn hình IPS do LG sản xuất cho Apple có mật độ điểm ảnh cao được sử dụng trong một vài sản phẩm IPhone, iPad, Macbook - NOVA - từ để tiếp thị của LG sử dụng cho những màn hình IPS LCD của hãng này có khả năng cho độ sáng tới 700 nits, cao hơn phần lớn các màn hình khác. - Super LCD 2 – thế hệ tấm màn hình S-LCD thứ hai do Sony sản xuất sử dụng công nghệ IPS thay vì TN. Super LCD 2 cho màu sắc rất trung thực, độ tương phản cao, độ sáng và góc nhìn rất tốt do làm giảm kích thước và khoảng cách giữa các lớp thành phần và được một số tổ chức đánh giá là màn hình điện thoại thông minh tốt nhất hiện nay. 3.4.1.3. Các ưu nhược điểm của màn hình LCD LCD là một trong hai loại màn hình lớn nên nếu biết được những điểm tốt và hạn chế về loại màn hình này sẽ rất hữu ích trong việc lựa chọn điện thoại thông minh. Ưu điểm: - Giá thành rẻ - Màn hình IPS LCD có khả năng tái tạo màu sắc chính xác. - Ít bị hiện tượng biến đổi màu - Có thể đạt độ sáng cao giúp dễ nhìn khi xem ngoài trời Nhược điểm: - Do cần có đèn nền nên màn LCD khó đạt được tỉ lệ tương phản cao và màu đen tuyệt đối - Màn hình TN LCD có góc nhìn kém - Trong một số trường hợp, màn hình LCD tiêu tốn nhiều điện năng và kích cỡ dày. 3.4.2. Màn hình AMOLED Nếu cơ chế hoạt động của LCD khá phức tạp với nhiều lớp kết hợp với nhau, cơ chế hoạt động của AMOLED đơn giản hơn nhiều. AMOLED, viết tắt của cụm từ Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode, là màn hình phát các màu trực tiếp từ các đèn đi-ốt hữu cơ (organic diode) không cần tới lớp phân cực, tinh thể hay đèn nền như màn hình LCD. Nhờ cơ chế này, AMOLED có một số ưu điểm so với công nghệ LCD. Cách thức hoạt động của màn hình AMOLED rất đơn giản: lớp bóng bán dẫn (transistor) ở dưới điều khiển dòng điện đi qua lớp đi-ốt hữu cơ ở trên, khi có dòng điện thì các đi-ốt ở lớp này sẽ phát sáng. Cường độ sáng có thể điều chỉnh bằng dòng điện trên các bóng bán dẫn, từ đó có thể tạo ra hàng triệu màu sắc giống như màn hình LCD. Hình 3.24: Sơ đồ tấm hiển thị AMOLED Do các đi-ốt tự chúng phát sáng nên không cần thêm đèn nền để lọc màu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm điện mà còn giúp màn hình mỏng hơn, một đặc điểm quan trọng khi mà các điện thoại thông minh đang đua nhau trở thành sản phẩm mỏng nhất. Khi hiển thị màu đen, các đèn đi-ốt chỉ cần ngừng phát sáng và lúc đó không có nguồn sáng nào. Tất nhiên, màn hình AMOLED cũng có những nhược điểm. Khi các điểm ảnh con (subpixel) màu xanh nhạt, xanh lá cây và màu đỏ được dùng để tạo ra đầy đủ các dải màu, nó đòi hỏi cần sử dụng các hợp chất hữu cơ khác nhau. Đặc tính của những hợp chất này rất khác nhau do đó rất khó để kiểm soát cường độ sáng phát ra từ các đi-ốt cho đều nhau ở bước sóng chính xác. Điều này dẫn tới một số vấn đề. Giả sử đi-ốt phát ra 1 trong 3 màu sáng hơn các diode khác, màn hình sẽ bị biến màu đôi chút. Thường thì các đi-ốt phát ánh sáng xanh dương là nguyên nhân khiến cho các trang web có nền trắng bị ngả sang màu xanh. Thêm nữa, dù cho màn hình AMOLED thường cho màu sắc rất rực rỡ, song độ chính xác của màu sắc lại không được bằng màn IPS LCD. Vấn đề cuối cùng là thời gian sử dụng của mỗi loại đèn đi-ốt khác nhau: do mỗi màu là một hợp chất hữu cơ khác nhau nên chúng sẽ chỉ "sống" (phát ánh sáng) trong một thời gian và lượng thời gian cụ thể còn tùy thuộc vào màu. Ở thế hệ AMOLED đời đầu, các đèn đi-ốt phát sáng màu xanh dương "chết" nhanh gấp đôi đi-ốt màu xanh lá, tuy nhiên nhờ sự phát triển của công nghệ mà những thế hệ AMOLED gần đây không còn gặp vấn đề tương tự. Dù sao thì độ chính xác của màu sắc vẫn là vấn đề cần được cải thiện. Cũng giống như màn hình LCD, có một số thương hiệu về màn hình AMOLED: - Super AMOLED – thế hệ màn hình đầu tiên do Samsung sản xuất tích hợp điều khiển cảm ứng vào màn hình và có khả năng hiển thị tốt trong ánh nắng - Super AMOLED Plus – thế hệ màn hình AMOLED mới của Samsung thay thế màn hiển thị ma trận PenTile bằng ma trận RGB, giúp hiển thị màu chuẩn xác hơn. - HD Super AMOLED – một loại màn hình khác do Samsung sản xuất sử dụng ma trận PenTile. Chữ "HD" cho biết độ phân giải những màn hình này đều đạt đến chuẩn HD với mật độ điểm ảnh cao - ClearBlack AMOLED – công nghệ được Nokia sử dụng. Đây là loại màn hình AMOLED dùng công nghệ "ClearBlack", lớp phân cực chống chói giúp hiển thị tốt ngoài nắng 3.4.3. Lớp cảm ứng Lớp cảm ứng, hoặc còn được gọi là lớp cảm ứng số hóa. Hầu hết những điện thoại thông minh ngày nay (trừ những loại quá rẻ tiền) đều sử dụng màn hình cảm ứng điện dung chứ không phải loại cảm ứng điện trở như các thế hệ trước đây nữa. Lớp cảm ứng điện dung hầu hết đều sử dụng công nghệ PCT (projected capacitive touch), tạo ra một "lưới" trên mạng hình. Lưới này phóng ra một trường tĩnh điện khi có hiệu điện thế và khi tay người với tính chất dẫn điện chạm vào lưới này, trường tĩnh điện bị biến đổi. Một bộ điều khiển sẽ xác định vị trí của ngón tay dựa trên các cảm ứng. Do chỉ có những vật liệu dẫn điện mới có thể làm biến đổi trường tĩnh điện, một số vật liệu như vải hoặc nhựa không thể dùng để tác động vào màn hình cảm ứng. Tuy nhiên, dựa trên cường độ trường và bộ cảm ứng, cũng như tính chất đa chiều của trường tĩnh điện, đôi khi có thể sử dụng màn hình cảm ứng mà không cần phải chạm vào lớp kính hoặc qua những vật liệu vải. Hình 3.26: Sơ đồ cơ chế hoạt động của màn hình cảm ứng điện dung Vật liệu chính tạo nên trường tĩnh điện (thường là indium tin oxide) trong suốt, do đó đối với hầu hết màn hình cảm ứng ta không thể thấy lưới điện dung trên lớp cảm ứng. Tuy nhiên, đôi khi bạn có thể thấy những chấm nhỏ trên bề mặt hiển thị khi nhìn dưới một góc ánh sáng: đây là những tụ điện nhỏ nằm ở những điểm giao nhau của lưới mang lại khả năng cảm ứng đa điểm. Đối với những màn hình LCD, lớp cảm ứng được đặt ngay trên lớp tinh thể lỏng nhưng nằm dưới lớp kính bảo vệ. Đối với một số màn hình AMOLED, đặc biệt là những màn hình Super AMOLED của Samsung, lớp cảm ứng này được tính hợp cùng với lớp đi-ốt phát quang, khiến cho nó gần như trong suốt và đỡ tốn không gian hơn – một trong những ưu điểm của công nghệ AMOLED. Thường thì lớp kính bảo vệ (như Gorilla Glass), lớp cảm ứng và lớp hiển thị được gắn chung vào một tấm để giảm sự phản chiếu và tiết kiệm diện tích. Do đó, rất khó để chỉ thay một thành phần trong đó, ví dụ như lớp kính bảo vệ bị vỡ hay lớp cảm ứng bị hỏng. Thay vào đó, bạn sẽ phải thay toàn bộ 3 thành phần trên, những thứ không hề rẻ. 3.5. Các phần cứng khác Bộ vi xử lý, bộ xử lý đồ họa, Ram bộ lưu trữ và màn hình là nhữ phần cứng cơ bản trên một chiếc điện thoại thông minh nhưng để cấu thành nên chiếc điện thoại thông minh hoàn chỉnh còn rất nhiều phần cứng khác như bo mạch chủ, các thiết bị tạo nên chức năng, vỏ máy và pin 3.5.1. Bo mạch chủ Bo mạch chủ của điện thoại thông minh cũng như trên máy tính là bản mạch đóng vai trò là trung gian giao tiếp giữa các thiết bị với nhau Một cách tổng quát, nó là mạch điện chính của một hệ thống. Có rất nhiều các thiết bị gắn trên bo mạch chủ theo cách trực tiếp có mặt trên nó, thông qua các kết nối cắm vào hoặc dây dẫn liên kết. Khác với máy tính điện thoại thông minh là thiết bị di động nhỏ gọn nên bo mạch chủ của điện thoại cũng phải thiết kế nhỏ gọn tất cả SoC, Ram, Bộ lưu trữ đều được gắn trực tiếp vào bo mạch bởi nhà sản xuất thiết bị muốn tháo rời chúng phải có thiết bị chuyên dung và khá khó khăn. Hình 3.27: Bo mạch chủ của Samsung Galaxy Note3 Bo mạch chủ được sản xuất từ nhà máy sản xuất thiết bị và mỗi loại thiết bị lại có một bo mạch chủ khác nhau. Trên bo mạch chủ có rất nhiều linh kiện hỗ trợ việc hoạt động của thiết bị như IC xử lý năng lượng các tụ điện, điện trở, diot nên khi bo mạch chủ có vấn để rất khó sửa chữa. 3.5.2. Các thiết bị chức năng Điện thoại thông minh có rất nhiều chức năng để con người khai thác. Mỗi một chức năng đều có một IC xử lý và các thiết bị tạo nên. - Chức năng nghe gọi nhắn tin. Đây có lẽ là chức năng quan trong nhất, nếu không có nghe gọi nhắn tin nó sẽ không được goi là điện thoại. Cũng giống như trên điện thoại cơ bản để nghe gọi nhắn tin trên điện thoại thông minh cũng cần một tổ hợp phần cứng cứ tạo nên. Đầu tiên là thiết bị đọc và phân tích thẻ Sim điện thoại. Thiết bị này phân tích nhận dạng ra số điện thoại nhà mạng cung cấp để thông báo lên bộ xi xử lý. Sau đó để giải quyết vấn đề kết nối thì dĩ nhiên cần đến hệ thống anten hệ thống anten trên điện thoại thông minh quan trọng nhất là IC công suất sóng. IC công xuất sóng này nhận tín hiệu từ bộ vi xử lý rồi sau đó phát đến anten và cũng nhận tín hiệu từ anten rồi phân tích chuyển về bộ vi xử lý. IC công suất sóng, thiết bị đọc và phân tích thẻ sim đều được gắn trên bo mạch chủ còn anten sóng điện thoại sẽ được gắn trên vỏ máy và kêt nối đến bo mạch chủ bằng dây dẫn hoặc tiếp xúc trực tiếp. Ngoài ra để hỗ trợ nghe cũng phải có một hệ thống loa và micro. Trên những chiếc điện thoại thông minh bây giờ hệ thông micro rất phức tạp với những công nghê chống ồn hộ trợ chất lượng cuộc gọi tốt nhất. - Các chức năng kết nối. Để kết nối điện thoại thông minh với máy tính hay những thiết bị ngoài thì điện thoại thông minh cũng có một hệ thống xử lý và cổng kết nối. Hệ thống xử lý kết nối USB sẽ tuy thuộc vào thiết bị có thể được chính bộ vi xử lý điều kiển hoặc sẽ được một IC riêng biệt điều khiển. Về cổng kết nối trên điện thoại thông minh cổng kết nối USB sẽ được thu gọn và quy chuẩn. Hiện tại cổng kết nối được tất cả các hãng phát hành dùng chung (trừ Apple) là cổng microUSB. Cổng này cũng được dùng để sạc pin. Hình 3.28: Sơ đồ kết nối từ MicroUSB đến cổng USB thông thường Điện thoại thông minh ngoài chức năng nghe gọi thông thường còn có thể lướt web, kiểm tra thư điện tử thông qua internet vậy để kết nối đến internet điện thoại thông minh kết nối qua dữ liệu di động 3G, 4G và wifi. Để hỗ trợ những kết nối này cũng cần rất nhiều phần cứng cấu tạo nên như IC xử lý kết nối 3G, 4G trên thực tế IC này được hỗ trợ trực tiếp từ bộ vi xử lý nó chỉ hoạt động như là cầu nối lọc thông tin mà thôi. Bộ vi xử lý không hỗ trợ 4G thì thiết bị cũng không thể kết nối mạng 4G. Còn với wifi nó sẽ có hệ thống IC xử lý và anten riêng biệt thường thì trên hệ thống IC xử lý và anten sẽ tích hợp xử lý thêm kết nối Bluetooth, NFC (những giao tiếp tầm gần) và GPS. - Trên phần cứng của điện thoại thông minh những IC xử lý kết nối 3G, 4G và IC xử lý các kết nối wifi, Bluetooth, NFC, GPS được tích hợp trên một hệ thống giống như SoC. Hệ thống này được gọi là baseband, baseband sẽ được nạp phần mềm điều khiển theo từng hãng phát hành chính vì lý do đó khi người dùng mua một chiếc điện thoại thông minh được phân phối bởi nhà mạng X thì chỉ dùng được mạng đó mà thôi. - Các thiết bị giải trí. Điện thoại thông minh được xem như một thiết bị giải trí đa phương tiện. Thời điểm hiện tại nó có camera chất lượng rất tốt có thể thay thế cho máy ảnh du lịch. Camera của điện thoại thông minh hiện nay có cảm biến ảnh cao nhất lên đến 41 Megapixel. Hệ thống phần cứng hỗ trợ cho camera cũng rất hiện đại như ống kính đèn flash các công nghệ cảm biến Để xem phim nghe nhạc hệ thống loa ngoài trên điện thoại thông minh cũng rất cầu kỳ. Loa có hệ thống khuếch đại và bộ xử lý công suất riêng để hỗ trợ âm thanh tốt nhất. Bộ xử lý công suất này giải quyết toàn bộ hệ thống âm thanh kể cả cuộc gọi cho chiếc điện thoại thông minh nó được tích hợp trên bo mạch chủ và được gọi là IC audio. Loa, hệ thống khuếch đại và IC Audio trên mỗi nhà phát hành sử dụng riêng nhằm cho chất lương âm thanh riêng biệt và độc quyền. - Trên điện thoại thông minh cũng có một số phần cứng hỗ trợ thiết bị như cảm biến ánh sáng, cảm biến tiệm cận, cảm biến xoay Những phần cứng này giúp điện thoại thông minh nhận ra môi trường sử dụng mà xử lý cho phù hợp. Ví dụ người dùng sử dụng trong môi trường ánh sáng nhiều hoặc trời tối cảm biến ánh sáng sẽ hoạt động thông báo đến vi xử lý để điều khiển độ sáng màn hình thiết bị sao cho mắt người dùng nhìn tốt nhất. Cảm biến xoay sẽ hoạt động khi người dùng thiết bị xoay ngang hay dọc thiết bị nó sẽ thông báo và xoay màn hình theo chiều mắt người dùng nhìn. Ngoài ra trên một số mẫu điện thoại thông minh mới nhất của Samsung và Apple còn có cảm biến vân tay giúp nâng cao bảo mật. Cảm biến tiếp xúc giúp có thể đo nhịp tim bước chạy 3.5.3. Vỏ máy và pin - Vỏ của điện thoại thông minh là phần cứng được nhà phát hành thiết kế. Nó quyết định kiểu dáng, màu sắc của thiết bị. Vỏ sẽ được làm từ rất nhiều chất liệu như nhựa, kim loại, kínhtùy thuộc vào thiết kế bên nhà phát hành. Nhiều sản phẩm điện thoại thông minh có thiết kế và chất lượng gia công chống nước giúp nó không sợ nước và có thể chụp ảnh dưới nước. - Pin là phần cứng cung cấp năng lượng cho thiết bị. Pin có thể sạc nhiều lần và nó có dung lượng, kích thược, kiểu dáng, tính năng do nhà phát hành quyết định. Điện thoại thông minh tiêu tốn khá nhiều năng lượng nên thời lượng pin của thiết bị tốt nhất đáp ứng cho sử dụng liên tục chỉ 5 đến 6 tiếng. Hiện nay với công nghệ hiện đại đã có loại pin cho điện thoại thông minh sạc không cần dây. CHƯƠNG 4. CÁC CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG Các công nghệ và ứng dụng trên điện thoại thông minh rất đa dạng và ngày càng phong phú. Những công nghệ và ứng dụng đó giúp người dùng khai thác nâng cao giá trị sử dụng của điện thoại thông minh giúp nó trở thành những thiết bị không thể thiếu cho cuộc sống hiện đại 4.1 Các công nghệ trên điện thoại thông minh 4.1.1. Công nghệ kết nối dữ liệu di động Để kết nối với internet mọi lúc mọi nơi điện thoại thông minh sử dụng kết nối dữ liệu di động. Các kết nối dữ liệu di động trên điện thoại thông minh bao gồm GPRS, EDGE, 3G và 4G LTE. + Dữ liệu di động GPRS và EDGE. - GPRS(General Packet Radio Service), là một trong những công nghệ truyền dữ liệu qua mạng di động đầu tiên trên thế giới. Các hệ thống di động 2G kết hợp với GPRS thường được gọi là "2.5G", có nghĩa là, một công nghệ trung gian giữa thế hệ điện thoại di động thứ hai (2G) và thứ ba (3G). Tốc độ tối đa nó đạt được từ 5-114 kbit/s. Nhưng thực tế đối với các trang web hiện đại ngày nay thì GPRS mất khá nhiều thời gian để tải về, ngay cả đó là phiên bản website dành cho điện thoại - EDGE viết tắt của Enhanced Data Rates for GSM Evolution, đôi khi còn gọi là Enhanced GPRS (EGPRS), là một công nghệ di động được nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s cho người dùng cố định hoặc di chuyển chậm và 144kbit/s cho người dùng di chuyển tốc độ cao. Trên đường tiến đến 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2.75G. EDGE cung cấp cho chúng ta một dung lượng dữ liệu gấp 3 lần GPRS. EDGE cho phép truyền tải các dịch vụ di động tiên tiến như tải video, clip nhạc, tin nhắn đa phương tiện hoàn hảo, truy cập internet, e-mail di động tốc độ cao. Trên thực tế hiện nay rất ít điện thoại thông minh sử dụng GPRS và EDGE vì nó quá lỗi thời và chậm chạp. + Dữ liệu di động 3G Với sự ra đời của 3G, Internet di động thực sự bước vào một kỷ nguyên mới. Thế hệ di động thứ 3 mang lại tốc độ băng thông lớn hơn rất nhiều, tối đa có thể đạt 28Mbit/s. Điều này giúp các điện thoại thông minh có thể tải về dữ liệu với một tốc độ hợp lý và truy cập Internet mà không gặp quá nhiều trở ngại về mặt tốc độ. Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau. Với công nghệ 3G điện thoại thông minh sẽ có dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao, hình ảnh video chất lượng và truyền hình số, dịch vụ định vị toàn cầu (GPS), E-mail... . Hầu hết các mạng di động lớn của Việt Nam như Viettel, Vinaphone, MobiFone đều triển khai dịch vụ 3G trên toàn quốc. + Dữ liệu di động 4G LTE 4G viết tắt của fourth-generation, là công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1,5 Gb/giây. Các điện thoại thông minh ngày này đang dần được tích hợp khả năng kết nối mạng 4G. LTE viết tắt của Long Term Evolution. Đơn giản đó là một chuẩn mạng 4G có nhiều ưu điểm, cải thiện được tốc độ của 4G với tốc độ truyền thường ở trên 300Mbit/s. Với chất lượng như vậy điện thoại thông minh sử dụng 4G LTE cho tốc độ kết nối giải trí vô cùng ấn tượng nhưng hiện 4G mới chỉ xuất hiện ở một số ít các quốc gia trên thế giới và Việt Nam chúng ta vẫn chưa có. 4.1.2. Công nghệ wi-fi, Bluetooth, NFC và GPS + Wi-fi (Wireless Fidelity) Những điện thoại thông minh ngày nay ngoài hỗ trợ kết nối mạng dữ liệu di động còn hỗ trợ kết nối Wi-fi để kết nối với internet. Với những nước phát triển Wi-fi được phủ sóng rộng rãi chức năng Wi-fi trên điện thoại thông minh được khai thác nhiều hơn rất nhiều so với mạng di động vì độ ổn định, giá thành cũng như tiêu hao điện năng tốt hơn. Wi-fi trên điện thoại thông minh không chỉ dùng để kết nối đến internet mà con dùng để phát, giao tiếp chia sẻ mạng với những thiết bị khác. Ví dụ với một chiếc điện thoại có kết nối mạng đi động chúng ta có thể chia sẻ mạng đến một chiếc máy tính hoặc thiết bị khác thông qua Wi-fi. + Bluetooth và NFC Bluetooth là giao tiếp tầm gần giúp điện thoại thông minh kết nối đến thiết bị khác trong phạm vi khoảng 10 mét. Giao tiếp Bluetooth được sử dụng khá lâu trên cả những chiếc điện thoại phổ thông chủ yếu dùng để chuyền dữ liệu cho nhau và kết nối đến các thiết bị âm thanh không dây. Bluetooth có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mb/s. Bluetooth hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 720 Kbps. kết nối Bluetooth là vô hướng và sử dụng giải tần 2,4 GHz. NFC viết tắt của Near-Field Communications là công nghệ kết nối không dây phạm vi tầm ngắn trong khoảng cách 4 cm, sử dụng cảm ứng từ trường để thực hiện kết nối giữa các thiết bị khi có sự tiếp xúc trực tiếp hay để gần nhau. NFC được phát triển dựa trên nguyên lý nhận dạng bằng tín hiệu tần số vô tuyến (Radio-frequency identification - RFID), hoạt động ở dải băng tần 13.56 MHz và tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa 424 Kbps. Do khoảng cách truyền dữ liệu khá ngắn nên giao dịch qua công nghệ NFC được xem là an toàn. Điện thoại thông minh được trang bị NFC có thể giao tiếp với các thẻ thông minh, đầu đọc thẻ hoặc thiết bị NFC tương thích khác. Ngoài ra, NFC còn được kết hợp nhiều công nghệ sử dụng trong các hệ thống công cộng như bán vé, thanh toán hóa đơn, thông báo lộ trình trên taxi Như vậy chỉ cần chiếc điện thoại thông minh với một cái chạm chúng ta có thể thanh toán tiềnNhưng rất tiếc hiện tại nước ta vẫn chưa áp dụng thực tế công nghê NFC vì nó còn quá mới mẻ. + GPS (Global Positioning System) GPS là hệ thống định vị toàn cầu nó cũng được tích hợp trên điện thoại thông minh. Là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. Tuy được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào. Với GPS và một phần mềm bản đồ trên điện thoại thông minh như GoogleMap, AppleMap chúng ta có thể biết vị trí mình đang ở đâu và tìm đường đến vị trí khác trong phạm vi hoặc toàn thế giới. Với tính năng ưu việt của điện thoại thông minh GPS cho độ chính xác rất cao bán kính chỉ giao động 20 met – 500mét và khai thác rất nhiều tính năng thú vị. 4.1.3 Công nghệ giao tiếp, tương tác với thiết bị khác và con người. Trên điện thoại thông minh để kết nối với máy tính trao đổi giữ liệu chúng sử dụng cổng kết nối USB hoặc thông qua những giao tiếp không dây Wi-fi, Bluetooth và NFC. Và cổng kết nối USB trên điện thoại thông minh cũng dùng để kết nối với chuột, bàn phím, thiết bị nhớ ngoài (hay còn gọi là USB), máy in những thiết bị kết nối qua cổng USB như chiếc máy vi tính thông thường nhưng phải có cáp hỗ trợ có tên OTG (On the go). Vậy để truyền tải hình ảnh, âm thanh ra màn hình máy chiếu thì sao? Điện thoại thông minh cũng được hỗ trợ HDMI và công nghệ MHL. Cổng HDMI sẽ được tích hợp trên một số đời máy với dạng thu nhỏ và truyền tải hình ảnh, âm thanh đến cổng HDMI của màn hình và máy chiếu qua cáp HDMI. MHL tích hợp trên điện thoại thông minh ngay tại cổng microUSB nó cũng xuất hình ảnh, âm thanh tương tự như cổng HDMI nhưng phải có thiết bị hỗ trợ, thiệt bị này phải được cấp nguồn điện riêng nên thực tế không được sử dụng nhiều. Một số điện thoại thông minh ngày nay còn hỗ trợ truyền tải hình ảnh, âm thanh thông qua giao tiếp NFC nhưng việc này đòi hỏi chiếc màn hình trình chiếu cũng phải được hỗ trợ NFC. Để giao tiếp với con người điện thoại thông minh sử dụng ngay màn hình cảm ứng của mình. Người dùng tương tác trên màn hình cảm ứng và điện thoại thông minh sẽ thực hiện theo yêu cầu. Không chỉ dừng lại ở đó điện thoại thông minh còn biết nghe lệnh thông qua giọng nói, nó sử dụng micro thu tiếng nói rồi phân tích thực hiện theo yêu cầu của người dùng, rất tiếc là nó không hỗ trợ nhiều ngôn ngữ đa phần là tiếng Anh và phát âm phải chuẩn không quá nhanh. Ngoài ra để hỗ trợ cho người khiếm thị điện thoại thông minh cũng có chứ năng đọc cho người khiếm thị nghe mỗi khi họ chạm tay đến vị trí nào đó trên màn hình nhưng nó cũng mới chỉ biết đọc tiếng Anh thôi. 4.2 Các ứng dụng thực tế + Nghe gọi nhắn tin thông thường và hơn nữa Đây là ứng dụng cơ bản nhất như một chiếc điện thoại thông thường. Điện thoại thông minh cũng hỗ trợ liên lạc không dây trong không gian rộng, phụ thuộc vào nơi phủ sóng của nhà cung cấp dịch vụ. Cũng có khe lắp thẻ sim là nơi lưu trữ số điện thoại của nhà cung cấp dịch vụ mạng hỗ trợ đầy đủ tính năng nghe gọi nhắn tin như một chiếc điện thoai thông thường. Ngoài ra với công nghệ hiện đại những chiếc điện thoại thông minh giờ đây được trang bị một hệ thống micro chống ồn cho chất lượng cuộc gọi rất tốt. Với chất lượng mạng dữ liệu di động như ngày nay những chiếc điện thoại thông minh còn hỗ trợ gọi video, chúng ta có thể nhìn thấy người liên lạc giống như trong những bộ phim khoa học viễn tưởng ngày xưa. Và hơn thế nữa nhờ sự phát triển của kho phần mềm, mạng internnet cho điện thoại thông minh giờ đây chúng ta chỉ cần liên lạc thoại và video cho nhau qua mạng internet mà không cần phụ thuộc vào nhà mạng và hoàn toàn miễn phí chỉ cần có kết nói internet và cài đặt những phần mềm đó ví dụ như: Viber, Zalo, Tango.... Thậm chí có thể liên lạc nhóm cho những người dùng với môi trường làm việc theo nhóm như công ty, đoàn thể Ví dụ như phần mềm mạng xã hội Skype có thể cho những cuộc họp trực tuyến qua mạng internet trên máy tính vô cùng hữu ích, nhưng giờ đây nó đã tích hợp trên điện thoại thông minh và người dùng có thể họp qua skype mọi lúc mọi nơi trên toàn thế giới và không cồng kềnh như dùng một chiếc máy tính và chỉ cần có kết nối internet. Ngoài ra còn rất nhiều phần mềm hữu ích tương tự như: Facebook, Twitter, Yahoo Messenger Hình 4.1: Ứng dụng Skype trên điện thoại thông minh chạy hệ điều hành Android + Thư điện tử, ứng dụng văn phòng và tiện ích cho cuộc sống - Điện thoại thông minh được ra đời trên ý tưởng mong muốn một thiết bị có thể kiểm tra thư điện tử nhỏ gọn di động và ngày nay điện thoại thông minh là thiết bị kiểm tra thư điện tử thuận tiện nhanh chóng nhất. Việc sử dụng hòm thư điện tử trên điện thoại thông minh tất nhiên cũng phải có kết nối internet. Hầu như các hệ điều hành của điện thoại thông minh đều hỗ trợ mọi hòm thư điện tử và có hệ thống thông báo có thư mới như thông báo tin nhắn. Thậm chí nó còn lọc thư rác, thư quảng cáo không mong muốn cho người dùng. Hiện tại người dùng gửi thư điện tử trên điện thoại thông minh cũng vô cùng thuận tiện với đầy đủ tính năng như trên máy tính. - Ứng dụng văn phòng Microsoft Office là ứng dụng vô cùng hữu ích và được sử dụng rất rộng rãi. Và trên điện thoại thông minh nó cũng được tích hợp. Điện thoại thông minh có thể làm việc với những tập tin Word, Excel và PowerPoint với những tính năng gần như hoàn chỉnh và vô cùng thuận tiện. Không những thế trên điện thoại thông minh chúng ta có thể chuyển những tập tin của ứng dụng cho nhau đễ dàng qua những giao tiếp tầm gần như Bluetooth, NFC. Và kết hợp với thư điện tử chúng ta có thể chuyển và nhận ở mọi nơi có kết nối internet qua mạng di động hay wifi. Để in ra giấy những tập tin văn phòng bằng điện thoại thông minh chúng ta cần kết hợp với máy in không dây. Hình 4.2: Xử lý tập tin Word (.doc) trên điện thoại thông minh - Với điện thoại thông minh bạn có thể lướt web cập nhật tin tức, thời tiết, kinh tế, chính trị mọi lúc mọi nơi. Và nhờ kho phần mềm nên chúng ta có thể khai thác rất nhiều tiện ích trên điện thoại thông minh. Chúng ta có thể biến chiếc điện thoại thông minh thành bộ từ điển đa ngôn ngữ. Nếu kết hợp với Google dịch trực tuyến thì có lẽ bạn muốn dịch từ tiếng Việt sang ngôn ngừ nào cũng được miễn là Google có và thậm chỉ bạn không cần phải nhập văn bản bằng tay mà bằng bằng giọng nói hoặc hình ảnh thông qua camera của máy. Điện thoại thông minh cũng là chiếc máy đọc sách với thư viện vô cùng không lồ từ y học sức khỏe, văn học, khoa học đều đầy đủ. Điện thoại thông minh cũng là bộ công cụ chuyển đổi đơn vị đo, máy tính bỏ túi, đồng hồ báo thức, tra lịch âm dương, lịch vạn niên, phong thủy, la bàn, đèn pin,.. rất nhiều tiện ích được tích hợp chỉ cần cài phần mềm tương ứng. Hình 4.3: Xem thời tiết, lịch vạn niên và sách y học trên điện thoại thông minh - Giám sát camera từ xa. Với hệ thông camera giám sát lắp đặt tại một vị trí nào đó và có kết nối internet. Chỉ cần một chiếc điện thoại thông minh có kết nối internet và cài đặt phần mềm đặt địa chỉ IP của hệ thống camera giám sát kia chúng ta có thể theo dõi khu vực đó trên điện thoại mọi lúc mọi nơi. Ứng dụng này rất thuận tiện và phát triển so với kiểu giám sát trước kia nhiều vì nó vừa hiện đại và giá thành không hề cao chút nào. Hình 4.4: Quan sát vị trí từ xa qua camera bằng điện thoại thông minh - Định vị theo dõi vị trí và dò đường. Nhờ tích hợp GPS nên với một chiếc điện thoại thông minh chúng ta có thể biết mình đang ở đâu và muốn đến vị trí nào đo chỉ cần thiết lập nó sẽ dẫn đường bằng hình ảnh thậm chí còn bằng cả giọng nói. Chưa dừng lại ở đó nó còn có thể theo dõi vị trí của những chiếc điện thoại thông minh khác thong qua phần mềm và hệ thống GPS. Hình 4.5: Định vị dò đường và quan sát vị trí người khác bằng điện thoại thông minh qua định vị GPS - Điều khiển máy từ xa. TeamViewer phần mềm điều khiển máy tính từ xa qua mạng internet cũng được tích hợp trên điện thoại thông minh. Vì vậy chỉ cần cài đặt TeamViewer lên điện thoại thông minh và có kết nối mạng chúng ta có thể điều khiển một chiếc máy tính khi chủ nhân của nó cho phép. Hình 4.6: Xử dụng phần mềm TeamViewer để điều kiển máy tính bằng điện thoại thông minh - Kết nối đến kho lưu trữ trực tuyến. Người dùng sử dụng điện thoại thông thường rất sợ mất máy khi đó sẽ mất hết tất cả những thứ lưu trên đó. Còn với điện thoại thông minh nó được các nhà phát hành hệ điều hành chau chút và cho ra đời rất nhiều kho lưu trữ trực tuyến giúp nó lưu giữ những dữ liệu quan trọng như danh bạ, ảnh, ghi chú nếu bị mất máy sẽ không phải lo lắng gì chỉ cần đăng nhập tài khoản lập trước đó vào một thiết bị khác nó sẽ đưa lại về dữ liệu của thiết bị trước. Thường nhà phát hành sẽ khuyến mại cho bạn số dung lượng nhất định như trên hệ điều hành IOS bạn được khuyến mại 5Gb trên kho iCloud còn Android bạn sẽ được 15Gb trên kho Google Drive, bạn muốn thêm dung lượng thì phải trả phí cho nhà phát hành. + Giải trí đa phương tiện. Điện thoại thông minh cũng được xem là thiết bị giải trí đa phương tiện với rất nhiều tính năng giải trí. Với điện thoại thông minh chúng ta có thể chụp ảnh quay phim với camera trang bị sẵn. Camera của điện thoại thông minh có chất lượng rất tốt (tùy thuộc vào loại thiết bị) có thể thay thế được những chiếc máy ảnh du lịch. Cảm biến ảnh lớn nhất của camera trên điện thoại thông minh hiện nay là 41 Megapixel và có thể quay phim chất lượng 4K gấp 4 lần FullHD. Khi chụp và quay phim xong với điện thoại thông minh chúng ta có thể chia sẻ luôn lên mạng xã hội, gửi thư điện tử. Chúng ta có thể xem phim, nghe nhạc, chơi game trực tuyến với điện thoại thông minh ở mọi nơi có mạng internet hoặc không trực tuyến nếu được cài đặt vào thiết bị. Số lượng game trên điện thoại thông minh rất nhiều và ngày càng phát triển, cấu hình mạnh nên game trên điện thoại thông minh có đồ họa đẹp có thể sánh được các game trên máy vi tính. Với những tính năng giải trí như vậy ngày nay nhiều người sử dụng sẽ nhàm chán khi không có điện thoại thông minh. Hình 4.7: Xem phim, nghe nhạc chơi game trực tuyến trên điện thoại thông minh KẾT LUẬN Điện thoại thông minh như một chiếc máy tính cá nhân thu nhỏ và thêm chức năng nghe gọi. Nó có đầy đủ phần cứng như bộ vi xử lý, xử lý đồ họa, ram, bộ lưu trữ nhưng được tích hợp lại một con chip (SoC – Hệ thống trên chip) để đáp ứng kích thước nhỏ và khả năng tiêu hao điện năng ít. Có màn hình không chỉ để hiển thị mà còn giúp nó và con người giao tiếp với nhau. Nó có một hệ điều hành ít nhiều liên quan đến những hệ điều hành được sử dụng trên máy tính cá nhân. Và nó có hàng tá các công nghệ được tích hợp. và ứng dụng tích hợp lại tạo nên một thiết bị hữu ích với rất nhiều tiện ích cho cuộc sống, công việc và giải trí. Với nhiều tiện ích điện thoại thông minh đang dần thay thế điện thoại phổ thông và là thiết bị thiết yếu cho cuộc sống hiện đại như máy tính cá nhân dùng để kiểm tra thư điện tử, ứng dụng văn phòng, thay thế kim từ điển, máy đọc sách là thư viện cho cuộc sống, cập nhật tin tức, thời tiết, thay thế cho tấm bản đồ, người dẫn đường, theo dõi quan sát vị trí, điều khiển máy tính từ xa và là thiết bị giải trí đa phương tiện vô cùng hữu ích... Cùng với sự phát triển của thông tin truyền thông và khoa học điện thoại thông minh sẽ dần thay thế những máy móc phức tạp và cồng kềnh. Trong tương lai có thể chỉ cần chiếc điện thoại thông minh chúng ta sẽ đi khắp thế giới vì với nó chúng ta có thể thanh toán hóa đơn, giao tiếp thông báo lộ trình với phương tiện giao thông, theo dõi quan sát một vị trí ở rất xa, gửi thư trao đổi công việc thông qua mạng xã hội, giải trí mọi lúc mọi nơi Trên là đồ án tốt nghiệp với để tài “tìm hiểu về điện thoại thông minh” của em. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo thạc sỹ Trần Thị Đồng đã hướng đẫn em tận tình để em hoàn thành đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO Các thông tin trên wikipedia.org Bài “Tìm hiểu phần cứng smartphone” của tác giả Thanh Phong trên vnreview.vn. Và một số tài liệu trên Internet khácLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ tài liệu nào.