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モバイル端末の各デバイスについて

プロセッサ(中央演算装置)
CPU (Central Processing Unit)

プログラムで記述された命令に従い、データ処理を行う中心的存在

プロセッサ・メインメモリ・ディスプレイ・キーボード等は信号線「バス」で接続される

性能指標<レジスタ長・バス幅・動作周波数・コア数>

レジスタ長 レジスタのビット長

ビット数が大きいほど、一度に扱えるデータが大きく演算精度が高い。
また広いメモリ空間にアクセス可能で大容量のマルチメディアデータ処理に適している

バス幅 バスが一度に何ビット転送できるかの値

一般的にレジスタ長と同じサイズ。消費電力・コストカット目的のものはレジスタ長の半分のサイズ。

動作周波数

プロセッサの動作クロックを表す。単位: Hz

コア数

マルチコアプロセッサにおいて、プロセッサの数を指す。

プロセッサの種類

CISC

1つの命令でより複雑な処理が実行可能なプロセッサ。
マイクロコードを用いて制御し、命令コードを解釈し、実行される。
プロセッサパワーが要求され十分な電力供給が必要。

RISC

単純な命令を並行処理(パイプライン処理)を高速に繰り返し、
効率を上げるプロセッサ。小型化・低消費電力である。

ベースバンドチップ

携帯電話で用いられるプロセッサ。小型プロセッサ+通信制御回路

32ビットRISC型が主流である

アプリケーションチップ

アプリケーション処理を実行するプロセッサ。

アプリケーションごとに独立して電源を管理することで省電力へ繋げている。

1つのパッケージへ2つ以上のプロセッサを搭載したもの
「マルチコアのアプリケーションチップ」も登場し、性能と実装効率、コスト削減が実現している。

 

ディスプレイ

端末において電力を消費する要因の一つ  (CPUに並び消費電力が大きい)

ディスプレイサイズ

ノートPC10.514型程度

タブレット端末:710型程度

スマートフォン:35型程度

フィーチャーフォン:12.5型程度

TFT液晶 (Thin Film Transistor)

1画素ごとに1トランジスタを設けスイッチして作用する。隣接画素と干渉せず正確な制御が可能、応答性も高い。

TFD液晶 (Thin Film Diode)

トランジスタの代わりにダイオードを用いる。消費電力が低い。色が若干淡く表現される。

有機ELディスプレイ

電圧をかけると自己発光する有機化合物を用いる

低電圧で高密度化が可能。バックライト不要のため薄型化に繋がる。バックライト型に比べ寿命が短い。

 

メモリ

プロセッサを動作させるためのプログラム、プログラムが参照するデータ、ユーザが読み書きするデータ等を記憶する装置

揮発性メモリ…通電時のみ記憶を保持する。高速に処理されるメインメモリで用いられる

不揮発性メモリ…端末の電源を切っても記憶を保持する。データのバックアップ・保存に用いられる

メモリの種類

RAM (Random Access Memory)

高速な読み込みと書き出しが可能。主にメインメモリに使用される

SRAM (Static Random Access Memory)

1度書き込むと通電中は記憶し続ける。高速な読み書きが可能。1ビット当たりのトランジスタ数が多く集積度を高くできない。

DRAM (Dynamic Random Access Memory)

メモリセルがコンデンサ1個とトランジスタ1個で構成される。高集積化が可能。コンデンサの電荷を維持するために定期的なリフレッシュ動作が必要。

FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory)

強誘電体薄膜材料を記憶素子とし自然に帯電する素材。電源OFFでも記憶を保持する。

DDR SDRAM (Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)

クロック信号の立ち上がりと立ち下りそれぞれでデータの読み書き可能で、
理論上同一クロックで動作するSDRAM2倍の転送速度を持つ (DDR2 SDRAM: 1クロット当りの転送ビット数4ビット以下) (DDR3 SDRAM: 8ビット以下のもの)

ROM (Read Only Memory)

読み出し専用。製造段階であらかじめ書き込まれているか特別な設定条件のもとのみで書き込み可能。

RAMと比べアクセスが遅い。

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

不揮発性・読み書き可能。ユーザデータ記録に用いられる。1ビット当たりのトランジスタ数2個。

UV-EPROM…UV光をチップのガラス窓に光を当てることでデータを削除する

EEPROM…電気的にデータを削除する。

・マスクROM (Masked Read Only Memory)

製造段階で内容が決定しているROMEPROM等でデータを確認してからマスクROMを使用する。

・フラッシュメモリ

不揮発性。集積度が高く大容量化が可能。ユーザデータ記録に用いられる。SDカード等。

NOR型…ランダムな読み出し可能。プログラムの格納に用いられる。高集積化には適さない。

NAND型…ブロック単位の読み出し限定。高集積化により大量データの保存に適している。

SSD (Solid State Drive)

HDDと同等のインターフェイスを持つ。フラッシュメモリを活用したメモリドライブ。モーター駆動しないため省電力化・耐衝撃性が高い。

 

アンテナ

基本的なアンテナの仕組みは、金属等の導体が電波と共振することで作用する

(波長…波の1周期で進む距離)

波長λ=真空中の電波の速度(30万㎞)/周波数f(電波が1秒間に何回振動するか)Hz

最も効率の良いアンテナ長=波長の半分の長さ

()800MHzで使用される効率の良いアンテナ長さ

波長=(3×108)÷(8×108)

0.375m

アンテナ長=0.375m÷2

18.75cm

アンテナに関してユーザが留意すべき点

可能な限り周囲に障害物がない状態で使用する

モバイル機器に設置されている以外のアンテナは使用しない

使用中にアンテナを隠したり触れたりしない

導体をアンテナに巻きつけたりしない

携帯電話では無指向性アンテナが使用される

モノポールアンテナ

導体の棒状アンテナ。端末本体から手で伸ばし使用する。一般的な長さは1/4波長。

ヘリカルアンテナ

モノポールアンテナの先端に接続される。らせん状のコイル構造。1/4波長に設計。

内臓アンテナ

端末に内蔵される。PIFA(Planar Inverted-F Antenna: 板状逆Fアンテナ)が一般的。

 

バッテリー

モバイル端末自体の動作・電波の送受信等のために、バッテリーは必要不可欠である。

ニッケルカドミウム電池

1990年頃までの主流。高出力。
メモリ効果(継足し充電をすると全体容量が減少する現象)
自己放電(放置すると使用していなくても放電する現象)発生する。
エネルギー密度が低いため重量が比較的大きくなる。

ニッケル水素電池

1990年半ば頃までの主流。
ニッケルカドミウム電池に比べエネルギー密度が高い。
メモリ効果・自己放電発生する。

リチウムイオン電池

1990年後半から普及。
ニッケルカドミウム電池の3倍・ニッケル水素電池の2倍のエネルギー密度があり、
急速な小型化が実現した。メモリ効果・自己放電がほぼ発生しない。

 

外部記憶メディア

シリコン型メモリ(固定メモリ)

フラッシュメモリを、PCカード、CFカード、SDカード等に組み込んだもの

モーター駆動しないため小型で消費電力が小さい。記憶容量が大きい。→モバイルに適している

SDカード(SD/miniSD/microSD)

MMC(Multimedia Card)の上位互換規格としてパナソニック・東芝・SanDisk社が開発
記憶容量は2Gまでが一般的
SDカード→miniSDカード→MicroSDカードと記憶容量を確保したまま小型化を実現した。

SDHCカード(SDHC/microSDHC)

SDカードの上位規格。記憶容量が32GB程と大幅に向上した。

SDXCカード(SDXC/microSDXC)

さらに大容量化が進み、64GB128GB程の記憶容量である。

USBメモリ

USB(Universal Serial Bus)に直接接続する小型の外部接続メモリ
USBインターフェイスはほとんどの情報機器に搭載されているため、汎用性がとても高い。

 

マイク、スピーカ

通話に不可欠なため全ての携帯電話に搭載される

マイク

空気の振動を電気信号に変換し、A/D変換器でデジタル化され伝送される

スピーカ

電気信号を空気の振動に変換し、D/A変換器で音声信号となりスピーカへ出力される

 

SIMUSIMUIM
(Subscriber Identity ModuleUser SIMUser Identity Module)

SIMとは、移動体通信事業者が契約者情報を書き込み発行するICカードのこと

2世代以降で必須の仕様となり、SIMを携帯電話に挿入して使用可能となる

USIMとは、SIMを拡張したICカードでW-CDMAでの必須仕様  (=別名:UIM)

契約者情報・ユーザのアドレス帳・クレジットカード情報等、暗号化され記憶される

 

 

センサ

位置センサ

端末の現在位置を検知し、経緯度の値を取得する GPS(Global Positioning System)

磁気センサ

東西南北の方角を計測する。ナビゲーション等に活用

加速度センサ

上下左右前後、定常的な重力加速度の方向を検出 ユーザの動きに合ったシステム実行

ジャイロセンサ

端末の姿勢、向きの変化を検出 精度の高いナビゲーションの実現

照度センサ

端末周囲の明るさを検出 ディスプレイの輝度・明度を調整し、見やすさへ繋げている

その他センサ

温度センサ、湿度センサ、気圧センサ等により、天候や不快指数、高度等の情報取得

 

RFID (Radio Frequency Identification)

電波の送受信機能を持つICチップ

そのICチップにID情報を埋め込み、リーダで情報を非接触に取得し、管理やサービスを提供する技術

無線タグ…パッシブ型(電池内蔵無し・半永久使用可能)・アクティブ型(電池内蔵・通信可能距離数10m)

パッシブ型はリーダ/ライタからの電力で動作する。ICチップ(mm以下)とアンテナで構成される

形状はラベル型・カード型・コイン型・スティック型等

リーダ/ライタIDの読取りやデータの読取り書き込みを行う

アンテナの種類は、ゲート型・壁掛け型・設置型等

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