Nutitelefonide arhitektuur

Nutitelefon

Nutitelefon on mobiiltelefon, mis täidab paljusid arvuti funktsioone, omades tavaliselt puutetundliku ekraani, interneti ühendust ning operatsiooni süsteemi, mis võimaldab rakendusi alla laadida ning käitada. Riistvaraliselt ei erine nutitelefon suurel määral tavalisest laua- või sülearvutist väljaarvatud komponentide kuju ning paigutuse poolest. Tüüpiline nutitelefon jääb pikkuselt 12–15 cm ning laiuselt hinnanguliselt 5,5–7,5 cm suurusesse vahemiku, kaaludes sealjuures 130–200 g. Nimetatud dimensioonide piiridesse jäämine on soovituslik kuna vastasel juhul võib seadme pikaajaline kasutamine kasutajatele käelist ebamugavust tekitada.

Riistvara

Nutitelefoni riistvara

Nutitelefoni riistvarale ligipääsemiseks tuleb esmalt eemaldada tagapaneel. Niiskus- ja veekindlates nutitelefondes võib tagapaneel olla seadme külge kleebitud, selle saab lahti kuumaõhupüstoli abil. Esimene komponent mida tavaliselt nutitelefonis näha on peale tagapaneeli eemaldamist on aku. Niiskus- ja veekindlates mudelites pole aku eemaldatav ning seda ülejäänud seadmega ühendavad ühendused jäävad nutitelefoni raami alla. Tagapaneelile järgnev raam võib olla jagatud kuni kolmeks tükiks, mida saab vastavalt vajadusele lahti kruvida. Ülemine raam või raami osa katab tavaliselt SIM-kaardi lugerit, kaamera katet, ülemist kõlarit, esikaamerat, vibreerivat mootorit ning mõningates nutitelefonide mudelites ka sõrmejäljelugerit ja kõrvaklappide porti. Raami keskosa taga on nutitelefonidel enamasti aku, mis võtab enda alla enamus seadme sees olevast ruumist. Raami alumises osas on harilikult kuvari ühendused, kõlar ja sõrmejäljeluger.

Puutetundliku ekraani skeem

Puutetundlik ekraan

Puutetundlik ekraan on nutitelefonide äratuntavaim tunnus. Nutitelefonide ekraanid koosnevad tavaliselt kolmest kihist: karastatud klaas, puutetundlik ekraan ning kuvar. Enamus nutitelefone kasutavad elektrilisel laengul põhinevaid puutetundlikke ekraane. Elektrilisel laengul põhinevad puutetundlikud ekraanid koosnevad indiumdioksiidile prinditud positiivse ja negatiivse laenguga kihist, mida eraldab teineteistest isoleeriv kiht. Negatiivsel alumisel kihil olevad elektronid tekitavad ülemisele kihile positiivse laengu, kuid nende vahel olev isolaator takistab laengute liikumist. Kui ekraani puudutab laenguid juhtiv keha nn sõrm siis laeng muutub. Mõõtes negatiivsete laengute muutumist vertikaalselt ning positiivsete laengute muutumist horisontaalselt saab kindlaks määrata kokkupuutepunkti.

Ühe kiibi süsteem

Piiratud ruumi ja kaalu tõttu on nutitelefonid ennekõike loodud töötamaks piiratud mahutavusega aku pealt, seega on vaja kasutada madala voolutarbega riistvara lahendust. Seda pakub SOC kiip (System on a Chip) milles on protsessor, graafikakaart, muutmälu ning vahel ka mälu. Lisaks aku säästmisele tagab piiratud voolutarve ka seadme madala töötemperatuuri – mida vähem voolu seade tarbib, seda vähem soojusenergiat selle töö käigus eraldub. Vaatamata piiratud võimsusele ei ole nutitelefonides leitavad SOC kiibid praktikas täissuuruses arvutikomponentidest kuidagi halvemad kuna nad põhinevad ARM arhitektuuril, mis arvestab riistvara piiratud võimekusega, pakkudes kasutajale sujuvat kasutamiskogemust. Nutitelefonide operatsioonisüsteemid nagu Android ja IOS loodud SOC kiipidel kasutamiseks, eriti hästi paistab taoline tarkvara optimeerimine välja Apple toodetega kuna nende SOC kiibid peavad töötama vaid IOS seadmetele ettenähtud tarkvaraga, seevastu Android OS peab töötama paljude erinevate riistvaraliste lahendustega. Kokkuvõttes pakuvad Apple Iphone'id sarnase sujuvusega kasutamiselamust nagu Android seadmed, kuigi nende riistvara on näitajatelt vähem võimsam.

Veekindlus

Alates 2010. aastas on niiskus- ja veekindlus olnud nutitelefonide olulised omadused. Teoorias käib nutitelefoni või mistahes elektroonika niiskus või veekindlaks tegemine rohke liimi ning tihenditega kuid praktikas võib selline lähenemine tekitada pikaajalises vaates probleeme. Kõige olulisemad avad mida nutitelefonide veekindlaks tegemisel tuleb katta on ekraani ümbris, SIM-kaardi ava, kõlarid ning kõrvaklappide port. Seadme veekindlaks tegemisel saab ekraani kinnitamiseks kasutada rohkelt liimi ning SIM-kaardi kaitsmisel vee vastu tulevad abiks kummist tihendid. Raskusi valmistavad ennekõike pidevalt lahti olevate avade katmine nagu kõlarid, laadimisport ja kõrvaklapiport. Lahti olevate avade kaitseks on viimase kümmekonna aasta jooksul loodud erinevaid vett hülgavaid võrke ja kattekihte, mis kantakse erinevatele avadele takistamaks vee jõudmist nutitelefonide sisemusse. Vee ja ka tolmukindlust iseloomustab elektroonika juures IP hinnang (International Protection / Ingress Protection) mis loodi IEC (International Electrotechnical Commission ehk Rahvusvaheline Elektrotehnika Komisjon) poolt kaheksakümnendatel. IP hinnangu esimene number määrab seadme kaitstust tahkete osakeste, näiteks tolmu vastu ning teine number tähistab seadme niiskus -ja veekindlust. Kui IP reitingus on numbri asemel „x“ siis seadmel kas pole antud testi sooritatud või pole selline test vajalik. Näiteks on iPhoneX IP68 reiting, mille kohaselt peaks seade kannatama 100 kPa survega 12,5 mm läbimõõduga veejuga kuni 3 m kauguselt üle 3 minuti. Kuigi enamikul tänapäevastest nutitelefonidest on IP reiting, mille kohaselt on seadmed veekindlad kuni teatud piirini ette antud aja vahemikus, ei tähenda see, et seadmed oleks veekindlad igavesti. Nutitelefonid kaotavad oma veekindlad omadused paar kuud pärast kasutuselevõttu kuna igapäevase kasutamise käigus saadavad põrutused ning hõõrdumine mõjutavad kokkuvõttes nii kummist kui ka liimist isolatsiooni.