《論山寨手機(jī)》word版

1、手機(jī)是怎樣生產(chǎn)出來的？要說清楚MTK在商業(yè)模式上有什么優(yōu)勢(shì)，以及Android對(duì)于MTK未來的手機(jī)開發(fā)會(huì)有什么影響，首先得了解手機(jī)從設(shè)計(jì)，開發(fā)到生產(chǎn)的整個(gè)過程。 讓我們先來看看手機(jī)的生產(chǎn)過程。在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，山寨手機(jī)和正牌手機(jī)的區(qū)別其實(shí)不大。 1. 裝配主板 大多數(shù)電子設(shè)備的制造過程，實(shí)際上就是按照設(shè)計(jì)圖紙把各部分部件組合在一起，手機(jī)也不例外。手機(jī)的主要部件有：1. 硬件主板，目前大部分的手機(jī)是單板結(jié)構(gòu)，2. 天線，3. 鍵盤，4. 顯示屏，5. 外殼。其中主板是關(guān)鍵部件。各個(gè)手機(jī)制造商的技術(shù)能力不同，在手機(jī)制造產(chǎn)業(yè)鏈中的定位也不同。有實(shí)力的廠家會(huì)從Gerber文件開始，自己生產(chǎn)PCB板。 而

2、不具備PCB生產(chǎn)能力的小廠，可以向其它廠家訂購(gòu)已經(jīng)生產(chǎn)好的PCB板。Figure 9 是一款MTK出品的PCB板。Figure 9. 一款MTK出品的PCB板 13有了PCB板以后，就可以著手印刷和貼片。隨著技術(shù)發(fā)展，老式的過孔型的PCB板已經(jīng)幾乎絕跡，現(xiàn)代PCB板大部分采用表面貼裝技術(shù)。貼裝工序分三 步。 1. 把PCB板送入印刷機(jī)，印刷機(jī)把焊錫（Solder Paste)通過模板印刷在需要焊接的部位，參見Figure 10。 2. 把印刷好焊錫的PCB板送入貼片機(jī)，貼片機(jī)把元器件貼裝在PCB板上，F(xiàn)igure 11。小的元器件是裝在大盤上，大一些的從塑料管中送進(jìn)貼片機(jī)的，F(xiàn)igure 12

3、。 3. 把貼好的板子送入回流焊機(jī)，經(jīng)預(yù)熱，加熱后，元器件就焊裝在PCB板上了。Figure 13顯示的是焊接好的主板。 Figure 10. 印刷機(jī)把焊錫通過模板印刷在PCB板需要焊接的部位 13 Figure 11. 貼片機(jī)把元器件貼裝在PCB板 13 Figure 12. 貼片機(jī)近景，小的元器件裝在大盤上，大一些的從塑料管中送入貼片機(jī) Figure 13. 焊接好的手機(jī)主板 13 Courtesy 制造過程強(qiáng)調(diào)質(zhì)量控制，質(zhì)量控制體現(xiàn)在多個(gè)環(huán)節(jié)。 1. 生產(chǎn)線上配備多種自動(dòng)設(shè)備，檢測(cè)各個(gè)工序是否工作正常。Figure 14 顯示的是手機(jī)生產(chǎn)線上的一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量顯示器。 2. 焊接好的手機(jī)主板

4、被送入測(cè)試臺(tái)，測(cè)試臺(tái)給手機(jī)主板加電測(cè)試，F(xiàn)igure 15。 3. 如果各項(xiàng)指標(biāo)合格，就可以進(jìn)入下一工序，安裝系統(tǒng)軟件。沒通過的就需要手工檢驗(yàn)和修復(fù)，F(xiàn)igure 16。舉個(gè)例子，有的IC是正方形的，貼的時(shí)候有可能被轉(zhuǎn)了90度。 Figure 14. 手機(jī)生產(chǎn)線上的一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量顯示器 13 Courtesy Figure 15. 測(cè)試臺(tái)給手機(jī)主板加電測(cè)試 13 Figure 16. 手工檢驗(yàn)和修復(fù) 13 Courtesy 2. 燒錄系統(tǒng)軟件 硬件制造結(jié)束并檢驗(yàn)合格后，下一步是燒錄手機(jī)系統(tǒng)軟件。手機(jī)系統(tǒng)軟件是以Flash Image的形式，存放在工作站里面。把手機(jī)主板，通過串口或者USB口，與工

5、作站相連。然后啟動(dòng)工作站里的安裝程序，把系統(tǒng)軟件燒到手機(jī)主板上的閃存 里，F(xiàn)igure 17。一臺(tái)工作站可以同時(shí)燒錄幾十臺(tái)手機(jī)裸板。 Figure 17. 手機(jī)系統(tǒng)軟件安裝工作臺(tái) 15 Courtesy 3. 裝配外圍設(shè)備 有 一些部件，是無法使用回流焊機(jī)這樣的自動(dòng)設(shè)備，需要手工處理。Figure 18 顯示的是在主板上手工焊接手機(jī)話筒。有些零部件不需要焊接，手工裝配，或者擰螺絲即可。Figure 19，裝配無須焊接和螺絲的手機(jī)部件。Figure 20，裝外殼。Figure 21，手工貼手機(jī)編碼串號(hào)。 Figure 18. 手工焊接手機(jī)話筒 14 Courtesy Figure 19. 手工裝

6、配無須焊接和螺絲的手機(jī)部件 14 Courtesy Figure 20. 手工裝配手機(jī)外殼 14 Courtesy Figure 21. 手工貼手機(jī)編碼串號(hào) 14 Courtesy 4. 校準(zhǔn)和檢測(cè) 手機(jī)組裝結(jié)束以后，還需要檢測(cè)輻射量，發(fā)射功率，待機(jī)時(shí)間等等，另外還有一些部件校準(zhǔn)，例如天線。Figure 22 估計(jì)是在校準(zhǔn)天線。Figure 23 在測(cè)試聲音。大廠會(huì)用更專業(yè)的檢測(cè)儀器，F(xiàn)igure 24. Figure 22. 可能是在校準(zhǔn)天線 14 Courtesy Figure 23. 測(cè)試聲音 14 Courtesy Figure 24 更專業(yè)的檢測(cè)儀器 16 Courtesy 5. 打

7、包出廠 前敘工序都完成以后，就可以打包出貨了，F(xiàn)igure 25。 Figure 25. 打包準(zhǔn)備出廠的山寨機(jī) 14 Courtesy 由此，我們可以明白手機(jī)的生產(chǎn)過程和其它所有電子設(shè)備的生產(chǎn)幾乎相同。能不能生產(chǎn)手機(jī)，一方面離不開必要的資金，去購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備和培訓(xùn)員工。另一方 面，需要得到軟硬件的設(shè)計(jì)方案。而后者可能更重要。軟硬件的設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容。 1. 主板設(shè)計(jì)，或者Gerber文件，或者PCB板。 2. 系統(tǒng)軟件。 3. 需要組裝的全部元器件的清單（BOM List）。 4. 配套的外殼。 1,2 屬于設(shè)計(jì)，3，4屬于采購(gòu) 一旦得到了軟硬件的設(shè)計(jì)方案，以及BOM List，就可以從市場(chǎng)上采

8、購(gòu)，備料，然后就可以開始制造了。問題是，誰(shuí)提供軟硬件的設(shè)計(jì)方案以及BOM List呢？ Reference, 13 山寨手機(jī)制造大揭秘。（02/02/content_10749450.htm） 14 山寨新聞?wù){(diào)查。（ tid=2645440990215816570&ref=commmsgs-paging&na=3&nst=501& amp;pno=11&cpno=9& nid=34721-2645440990215816570-2655961375168415098） 15 友利通手機(jī)高層領(lǐng)導(dǎo)訪談?dòng)泴?shí)。（ 16 Metrico for mobil

9、e device performance assessment。 （ 【4】手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈與Design House 前文說到，生產(chǎn)手機(jī)以前，制造廠家需要預(yù)先得到軟硬件的產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)方案，然后按照設(shè)計(jì)方案亦步亦趨地做，就可以制造出手機(jī)了。軟硬件的產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)包 括以下內(nèi)容， 1. 主板設(shè)計(jì)，或者Gerber文件，或者PCB板。 2. 產(chǎn)品級(jí)的系統(tǒng)軟件。 3. 需要組裝的全部元器件的清單（BOM List）。 4. 配套的外殼。 誰(shuí)負(fù)責(zé)這些設(shè)計(jì)呢？答案：大廠有自己的設(shè)計(jì)部門，例如Motorola，Nokia等等。小廠可以外購(gòu)設(shè)計(jì)，不僅芯片廠家能夠提供設(shè)計(jì)服務(wù)，而且還 可以求 助專業(yè)的設(shè)計(jì)公司（Desig

10、n House）。Design House根據(jù)芯片廠家提供的手機(jī)參考方案，完成手機(jī)的產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)然后賣給手機(jī)生產(chǎn)廠家。 照理說，合乎常理的順序是手機(jī)經(jīng)銷公司確定手機(jī)功能，然后聯(lián)系制造廠商定貨，制造廠商把設(shè)計(jì)任務(wù)交給Design House，Design House確定需要什么樣的芯片后，向芯片廠商定貨。即，經(jīng)銷商 -> 制造廠商 -> Design House -> 芯片廠商。但是早期的手機(jī)制造產(chǎn)品鏈不是這個(gè)順序，而是正好反過來。芯片廠商制造芯片，提供手機(jī)參考設(shè)計(jì)，然后向Design House兜售這些芯片和參考設(shè)計(jì)。Design House把參考設(shè)計(jì)完善成產(chǎn)品級(jí)的設(shè)計(jì)方案后，

11、推銷給制造廠商。制造廠商生產(chǎn)出手機(jī)后，通過營(yíng)銷公司向市場(chǎng)推銷。即，芯片廠商 -> Design House -> 制造廠商 -> 經(jīng)銷商。 【5】MTK顛覆手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈 MTK一站式解決方案（Turn-Key）模式出現(xiàn)以前，手機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)流程大約可以分成以下6步。 第1步，Design House從芯片廠商那里拿到參考設(shè)計(jì)。 芯片廠商根據(jù)自己的市場(chǎng)部門對(duì)手機(jī)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，決定未來幾年手機(jī)需要哪些功能，然后圍繞自己的CPU內(nèi)核，確定手機(jī)的參考設(shè)計(jì)，宗旨是推銷自己的芯 片。例如 2003年，MTK最早的MT6205基帶芯片，內(nèi)核為ARM7，只有GSM等等基本功能。可能是因?yàn)楫?dāng)時(shí)MTK認(rèn)

12、為，GPRS，WAP，MP3等等功 能，市場(chǎng)上可能沒有需求，所以決定MT6205基帶芯片輕裝從簡(jiǎn)，把這些累贅的功能統(tǒng)統(tǒng)裁剪掉。 等到參考設(shè)計(jì)的軟硬件開發(fā)都接近完工了， 芯片廠商的營(yíng)銷人員就挨家挨戶地拜訪Design Houses，展示新款的參考設(shè)計(jì)，游說新款方案具有廣闊的市場(chǎng)前景。如果Design House同意合作，那么Design House會(huì)依據(jù)新款的參考設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)新款手機(jī)的整套方案。然后Design House把新款手機(jī)的整套方案，推銷給手機(jī)制造廠商。制造商一旦決定投產(chǎn)，就會(huì)向芯片廠商批量訂購(gòu)芯片，芯片廠商因此獲利。 第2步，確定配件元器件。 芯片廠商提供給Design House的是

13、參考設(shè)計(jì)，而Design House提供給制造廠商的是產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)。前文說過，所謂產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)，包括以下部分， 1. 主板設(shè)計(jì)，或者Gerber文件，或者PCB板。 2. 系統(tǒng)軟件。 3. 需要組裝的全部元器件的清單（BOM List）。 4. 配套的外殼。 芯片廠商提供參考設(shè)計(jì)，宗旨是推銷芯片，尤其是基帶芯片。對(duì)于其它外圍元器件，則留有余地，讓Design House自己去選擇。Design House選擇外圍元器件的標(biāo)準(zhǔn)，除了質(zhì)量以外，還需要考慮成本，以及供貨商是否能按時(shí)供貨等等因素。Design House確定了這些元器件以后，就可以著手設(shè)計(jì)主板的布局和連線，決定配件元器件的清單（BOM L

14、ist），系統(tǒng)軟件，和外殼等等。 芯片廠商提供的參考設(shè)計(jì)，往往以開發(fā)板的形式出現(xiàn)。所謂開發(fā)板，也被稱為大板，因?yàn)槌叽邕h(yuǎn)比手機(jī)大得多，有的大板甚至可以媲美報(bào)紙的面積。 Figure 29顯示的是Samsung的S3C44BOX芯片開發(fā)板24。這個(gè)開發(fā)板的參考設(shè)計(jì)，包括使用HY57V641620 8M SDRAM，HY29LV160 2M Flash。假如Design House認(rèn)為，8M的內(nèi)存小了，2M的閃存也小了，需要換成更大空間的RAM和Flash。LCD也可以換成比亞迪（BYD）的產(chǎn)品，性能更好，價(jià)格卻 更便宜25。在這個(gè)開發(fā)板上，可以方便地改變連線，測(cè)試選用不同的配件元器件的性能和能耗等

15、等。 Figure 29. Samsung S3C44BOX開發(fā)板，內(nèi)核是ARM7TDMI，一些MTK基帶芯片也采用同級(jí)別的ARM7EJ-S內(nèi)核24。 Courtesy 第3步，開發(fā)調(diào)試驅(qū)動(dòng)程序。 在確定配件元器件的時(shí)候，要同時(shí)開發(fā)及調(diào)試相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。 第4步，產(chǎn)品級(jí)主板設(shè)計(jì)。 確定了微處理芯片以及配件元器件以后，Design House著手把大板改成小板，也就是設(shè)計(jì)產(chǎn)品級(jí)主板。產(chǎn)品級(jí)主板設(shè)計(jì)主要是讓主板更緊湊，這包括布局和連線，同時(shí)加上緊固件以及絕緣和散熱材料，使手機(jī) 更加堅(jiān)固耐用。 Figure 30. iPhone初版雙主板 26 Courtesy Figure 31. iPhone初

16、版無線主板 26 Courtesy Figure 30顯示的是iPhone初版的主板。iPhone有兩塊主板，左邊是AP（Application Processor）主板，操作系統(tǒng)，用戶界面以及應(yīng)用程序都運(yùn)行在AP主板上。圖中黃色部分是覆蓋在芯片上的絕緣膜，四周的鋁合金邊框使手機(jī)更堅(jiān)固。右 邊是BP（Baseband Processor）主板，負(fù)責(zé)通訊功能。Figure 31顯示的是BP主板的背面，從圖中也可以看到很多用于緊固的鋁合金邊框。這兩張圖片26顯示的是初版iPhone的主板，3G版的iPhone主 板，可以參考27。 嚴(yán)格說來，在這篇介紹Feature Phone的章節(jié)里，用iPho

17、ne做例子，是不準(zhǔn)確的。因?yàn)閕Phone是Smart Phone，而不是Feature Phone。但是無論是Feature Phone，還是Smart Phone，從大板到小板的設(shè)計(jì)過程，卻是相似的。 第5步，進(jìn)一步調(diào)試軟硬件，使之達(dá)到產(chǎn)品級(jí)。 所謂產(chǎn)品級(jí)的最高標(biāo)準(zhǔn)，是穩(wěn)定，是不出bugs。當(dāng)然在現(xiàn)實(shí)生活中，完全杜絕bugs是不可能的。但是產(chǎn)品有優(yōu)劣之分，bugs數(shù)量的多寡，是衡量 產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。 第6步，Design House設(shè)計(jì)一些參考外殼，參見Figure 32，然后把從里到外的整套設(shè)計(jì)演示給制造廠商看。 Figure 32. Ginwave (經(jīng)緯) Design Hou

18、se的設(shè)計(jì)樣品 28 Courtesy 總結(jié)一下前面所述，傳統(tǒng)的手機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)分成6步，這六步均由Design House負(fù)責(zé)。 1. 從芯片廠商那里拿到參考設(shè)計(jì)。 2. 確定配件元器件。 3. 開發(fā)調(diào)試驅(qū)動(dòng)程序。 4. 設(shè)計(jì)產(chǎn)品級(jí)主板。 5. 進(jìn)一步調(diào)試軟硬件，使之達(dá)到產(chǎn)品級(jí)。 6. 設(shè)計(jì)一些參考外殼，然后把從里到外的整套設(shè)計(jì)演示給制造廠商看。 MTK 一站式解決方案（Turn-Key）模式出現(xiàn)以前，手機(jī)Design House與制造廠商的合作模式，主要是Open BOM模式。在這個(gè)合作模式下，Design House提供主板設(shè)計(jì)的圖紙，以及需要采購(gòu)的配件元器件清單（BOM List）。手機(jī)制

19、造廠商拿到主板設(shè)計(jì)圖紙以后，讓芯片廠商按圖紙制造主板。同時(shí)，手機(jī)制造廠商根據(jù)BOM List，采購(gòu)其它所需配件元器件。主板和配件元器件到齊以后，手機(jī)制造廠商組織生產(chǎn)以及質(zhì)量測(cè)試。然后把生產(chǎn)出來的手機(jī)整機(jī)交付營(yíng)銷商銷售。 MTK 的一站式解決方案（Turn-Key），實(shí)質(zhì)上是把芯片廠商與Design House兩家的工作，由MTK一家包攬了。MTK提供給手機(jī)制造廠商的不是設(shè)計(jì)圖紙，而是提供已經(jīng)組裝了主要元器件的主板實(shí)物（PCBA），以及供參考 的BOM List。手機(jī)制造廠商，只需要根據(jù)BOM List，選擇采購(gòu)與主板兼容的LCD，麥克風(fēng)，揚(yáng)聲器，以及外殼。然后把這些外設(shè)以及主板組裝起來，貼牌打

20、包，即可上市銷售。 采用 Turn-Key模式，手機(jī)制造廠商需要采購(gòu)LCD等等外設(shè)，然后組裝到主板上。如果手機(jī)制造廠商，連這兩個(gè)步驟也嫌麻煩，MTK甚至可以提供完整的裸 機(jī)。這種模式，稱為整機(jī)解決方案（Whole-Set）。采用Whole-Set模式，手機(jī)制造廠商只需采購(gòu)并組裝外殼，就可以貼牌打包上市銷售了。 Figure 33. MTK提供的主板，組裝了外設(shè)以后的裸機(jī)，以及裝上外殼后的手機(jī) 29。 Courtesy Figure 34. 裸機(jī)主板的正面 30. Courtesy 總之，MTK模式的出現(xiàn)，顛覆了以往的Open BOM模式，取而代之以Turn-Key模式，甚至Whole-Set模

21、式。在Turn-Key模式下，MTK只提供主板，參見Figure 33中，左邊那張照片，以及與主板兼容的可供選擇的BOM List。在Whole-Set模式下，MTK不僅提供主板，而且連外設(shè)也組裝好了，手機(jī)制造廠商只需要組裝外殼，參見Figure 33中，中間那張照片。中間那張已經(jīng)組裝好了外設(shè)的主板的反面，參見Figure 34 30。圖中可以清晰地看見MTK的芯片，MT6225A。 MTK模式的出現(xiàn)，打破以往手機(jī)制造大廠，壟斷手機(jī)市場(chǎng)的局面，催生了眾多小資本小規(guī)模的手機(jī)制造廠商。對(duì)于消費(fèi)者來說，MTK Feature Phone的賣點(diǎn)是，價(jià)格低廉，外殼新潮，但是缺點(diǎn)是功能雷同。 MTK模式出

22、現(xiàn)以后，其它Design House并不是無事可做，他們?nèi)匀豢梢栽贛TK基礎(chǔ)上，做一些增值軟件開發(fā)等等工作，但是這些修修補(bǔ)補(bǔ)的工作，難以重現(xiàn)往日Design House日進(jìn)斗金的輝煌了。 對(duì)比Figure 34中MTK Feature Phone的主板，與Figure 30中iPhone Smart Phone的主板，一個(gè)明顯的區(qū)別是，前者只有一塊主板，而后者分為AP和BP兩塊主板。MTK在Feature Phone時(shí)代的成功，是否能夠在Smart Phone時(shí)代繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大？要回答這個(gè)問題，首先要深入了解Feature Phone與Smart Phone在硬件及軟件方面的區(qū)別。 Refere

23、nce， 23 MTK平臺(tái)發(fā)展及各款芯片的功能。(/bbs/thread-64473-1-1.html) 24 增強(qiáng)型Samsung S3C44BOX/ARM7TDMI開發(fā)板。( /ARM7/16420090317111000.html) 25 比亞迪LCD產(chǎn)品介紹。( 26 拆解初版iPhone。( 27 拆解3G版iPhone。( 28 手機(jī)Design House與制造廠商的合作模式。( 29 MTK平臺(tái)手機(jī)。( ) 30 山寨手機(jī)存活的理由。( /10122253121.shtml) 【6】MTK手機(jī)的基帶芯片 MTK的硬件技術(shù)的核心，在于它的基帶芯片。為了降低成本，同時(shí)

24、縮減手機(jī)主板的面積，基帶芯片中除了CPU以外，還集成了很多外設(shè)控制器。 Feature Phone的功能，基本上取決于基帶芯片所支持的外設(shè)功能。 最早的MT6205方案，只有GSM的基本語(yǔ)音功能，不支持GPRS數(shù)據(jù)通信、沒有WAP、MP3等功能。 隨后MT6218在MT6205基礎(chǔ)上，增加了GPRS數(shù)據(jù)通信、WAP瀏覽、MP3功能。 接著MT6219在MT6218基礎(chǔ)上，又增加了內(nèi)置1.3M照相/攝像功能，同時(shí)還增加了MP4功能。 MTK再接再厲，在MT6219基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，開發(fā)了MT622x系列產(chǎn)品。例如，MT6226是一款性價(jià)比相當(dāng)高的產(chǎn)品，內(nèi)置VGA照相/攝 相處 理，支持 GPRS

25、、WAP、MP3、MP4等。同時(shí)，還開發(fā)了多款衍生品，例如，MT6226M支持1.3M相機(jī)的。MT6227支持2M相機(jī)。而MT6228不 僅增加了電視輸出功能，同時(shí)還支持3.0M相機(jī)，等等。 從已經(jīng)淡出市場(chǎng)的MT6205，MT6217，MT6218，MT6219，到現(xiàn)在仍然在市場(chǎng)銷售的 MT6223，MT6225，MT6226，MT6227，MT6228，MTK生產(chǎn)的所有Feature Phone的基帶芯片，均采用ARM7的內(nèi)核。 Figure 34. 以MT6225基帶芯片為核心的MTK主板 30 Courtesy Figure 35. MT6225 Architecture 31,32,3

26、3,34 Courtesy 在Figure 34中，整個(gè)MTK手機(jī)主板的核心，是紅線標(biāo)出的MT6225基帶芯片。雖然MT6225芯片的尺寸很小，但是它包含的功能卻不少，參見Figure 35。 以MT6225基帶芯片為核心，加上電源管理芯片（PMIC）例如MT6318，還有射頻芯片例如MT6139，另外再加上Flash存儲(chǔ)芯片，就 構(gòu)成了 MTK手機(jī)主板的基石。把這些芯片的引腳，連接上天線，LCD顯示屏，SIM卡槽，揚(yáng)聲器麥克風(fēng)等等外圍設(shè)備，就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的Feature Phone的基本功能。 MT6225芯片的核心，是ARM7EJ-S微處理器（Micro Controller Unit，

27、MCU）。ARM7EJ-S微處理器的基本任務(wù)，是執(zhí)行最基本的計(jì)算機(jī)指令（Instruction Set），例如move，add，branch，shift，and，push/pop等等34，學(xué)過匯編語(yǔ)言的同學(xué)應(yīng)該不陌生。 Figure 36. ARMv5TEJ CPU Core Block Diagram34 Courtesy 在ARM7EJ-S微處理器內(nèi)部，又可以細(xì)分為多個(gè)模塊。其中，負(fù)責(zé)執(zhí)行機(jī)器指令的模塊，是ARMv5TEJ CPU內(nèi)核。 指令執(zhí)行的物理實(shí)現(xiàn)方式，決定了CPU內(nèi)核的結(jié)構(gòu)。CPU內(nèi)核結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括如何設(shè)置memory和register，如何讀入數(shù)據(jù)以及移出數(shù) 據(jù)，如何 處理a

28、ddress，interrupt，exception，等等。ARMv5TEJ CPU內(nèi)核的物理結(jié)構(gòu)，如Figure 36所示。圖中顯示了CPU內(nèi)部各個(gè)物理模塊，以及各個(gè)模塊之間相互勾連的組織方式。其中包括數(shù)據(jù)處理模塊，如load/move，算術(shù)運(yùn)算模塊，如 add/multiply，以及數(shù)位操作模塊，如shift/rotate，等等。 ARMv5TEJ這個(gè)CPU內(nèi)核型號(hào)中，v5代表第5號(hào)版本的ARM指令集，以及相應(yīng)的CPU內(nèi)核物理結(jié)構(gòu)。ARMv5TEJ CPU內(nèi)核被運(yùn)用在多款微處理器中，包括ARM7EJ-S和ARM926EJ-S。StrongARM系列微處理器的CPU內(nèi)核是v4，ARM11系列

29、的 CPU大多是v6，而ARM Cortex的CPU則是v736,37,38。 雖然ARM有不同版本的指令集，但是這些指令的物理意義大同小異，不同之處在于指令數(shù)量的多寡，以及指令的語(yǔ)法規(guī)則的調(diào)整。不管是哪一個(gè)版 本，ARM的指 令集都屬于精簡(jiǎn)指令集RISC系列。RISC（Reduced Instruction Set Computer）的設(shè)計(jì)宗旨，是把邏輯復(fù)雜的指令，分解為一連串簡(jiǎn)單的基本指令，而RISC指令集只包含這些基本指令。RISC的好處是，邏輯電路簡(jiǎn) 單，體積小，同時(shí)可以通過提高頻率的辦法，提高CPU運(yùn)行速度。但是代價(jià)是增加了CPU與Memory之間數(shù)據(jù)交換的負(fù)擔(dān)。 所謂精簡(jiǎn)指令集中的

30、“精簡(jiǎn)（Reduced）”，是相對(duì)于早年不精簡(jiǎn)的指令集而言。不精簡(jiǎn)的指令集，或者專業(yè)一點(diǎn)講，復(fù)雜指令集 CISC（Complex Instruction Set Computer）并沒有過時(shí)，并沒有成為被淘汰的技術(shù)，例如Intel的x86 CPU系列，不僅當(dāng)今仍然是電腦CPU的霸主，而且Intel正在積極努力，把x86 CPU芯片，推向手機(jī)芯片市場(chǎng)。 CISC學(xué)派不同 意RISC的思路，他們認(rèn)為，單純提高CPU的頻率，并不能提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，理由是Memory的IO速度比CPU慢，拖了整個(gè)系統(tǒng)的后腿。所 以，為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，應(yīng)該設(shè)法降低CPU與Memory之間的數(shù)據(jù)交換。過份精簡(jiǎn)

31、指令的數(shù)量，導(dǎo)致的后果是增加了CPU與Memory之間的數(shù)據(jù) 交換，從系統(tǒng)整體性能上看，得不償失39。 來自CISC陣營(yíng)的批評(píng)很有道理。于是，ARM的設(shè)計(jì)者們?cè)趦蓚€(gè)方面改進(jìn)了ARM微處理器的設(shè)計(jì)，1. 擴(kuò)展指令集，2. 添加memory管理的模塊。 1. 擴(kuò)展指令集。 前文說到，ARMv5TEJ是一款CPU內(nèi)核的型號(hào)名稱，其中v5代表第5版本的CPU內(nèi)核，T代表Thumb指令集，J代表Java bytecode指令集。 ARM原有的指令都是32-bit，而Thumb指令只有16-bit。Thumb指令集基本上是原有ARM指令集的一個(gè)子集，通過壓縮參數(shù)數(shù)量的 辦法， 降低指令長(zhǎng)度。降低指令長(zhǎng)度的

32、目的，是變相降低CPU與Memory之間的IO，從而提高運(yùn)行效率。但是壓縮參數(shù)數(shù)量，等同于弱化了微處理器的靈活性，降 低了它的功能。為了解決這個(gè)問題，ARM采取了同時(shí)支持原有ARM指令集以及Thumb指令集的辦法。通過識(shí)別指令的類別，對(duì)這兩個(gè)指令集，分別處理。 除了支持Thumb指令集以外，ARMv5TEJ微處理器還同時(shí)支持8-bit的Java bytecode。負(fù)責(zé)執(zhí)行Java bytecode指令的，是Jazelle模塊。 至于ARMv5TEJ中那個(gè)“E”，意思是該微處理器還支持專為數(shù)字信號(hào)處理（DSP）設(shè)計(jì)的特殊指令集。 2. 添加memory管理的模塊。 前文還說到，ARMv5TEJ

33、CPU內(nèi)核被運(yùn)用在多款微處理器中，包括ARM7EJ-S和ARM926EJ-S。這兩款微處理器的型號(hào)中都帶有“-S”后綴，代表可合成 （Synthesis），意味著購(gòu)買此微處理器技術(shù)的客戶，可以自行對(duì)微處理器結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步修改，例如改變頻率，擴(kuò)展指令集等等。例如，前面Figure 35描述了MT6225芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中包括嵌入的ARM7EJ-S微處理器部分。 Figure 37. Comparison of ARM7EJ-S and ARM926EJ-S Architectures 36. Courtesy Figure 37對(duì)比了ARM7EJ-S與ARM926EJ-S兩款微處理器的邏輯結(jié)構(gòu)。ARM