智能手機系統結構及在移動商務應用中的性能研究

[摘 要] 智能手機已成為現代移動商務活動中的主要應用平臺，是影響移動商務迅速發展的一個重要因素。本文從智能手機的系統結構出發，依次研究了智能手機的處理器、存儲器、輸入設施、屏幕、電池、網絡接入、多媒體支持等重要組成部分及其最新技術，分析了智能手機各相關技術對移動商務發展的具體影響，為更好地設計智能手機、促進移動商務發展提供參考。

[關鍵詞] 智能手機;系統結構;移動商務;性能

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2010 . 12 . 041

[中圖分類號]F724.6;TP391 [文獻標識碼]A [文章編號]1673 - 0194(2010)12- 0108 - 04

1引言

移動商務是傳統電子商務的一個延伸和拓展，是用戶利用移動終端和移動通訊技術，隨時隨地傳輸、存儲信息，進行商務活動的創新業務模式。移動商務以其移動性、方便、即時、個性化的特點，突破傳統電子商務的限制，進一步滿足了現代商務的需要，因此也得到迅速的發展。據艾瑞公司估測，2008年中國移動商務的市場規模為38億元。

中國當前用戶最喜歡的移動商務業務有短信內容訂閱、鈴聲/圖片下載、手機上網、移動IM、手機游戲，隨著3G的推廣，移動電郵、手機電視和移動搜索成為移動商務新應用。在移動商務活動中主要是通過移動終端來實施的，而目前普遍使用的移動終端主要有手機、PDA和筆記本電腦三大類。隨著信息技術的發展，上述三類移動終端呈現相互融合的發展趨勢。目前出現的智能手機就融合了上述三類移動終端的特點，不僅可以作為傳統手機進行通話，在安裝了高速處理芯片和操作系統的智能手機上還可以完成多種業務運算、數據存儲和多媒體處理?，F在智能手機越來越廣泛地應用在各種移動商務中，逐漸成為主流的移動商務平臺，因此智能手機當前的技術水平直接影響移動商務的發展。

2智能手機系統結構及性能分析

智能手機的系統結構框架跟計算機類似，由硬件和軟件兩部分構成，如圖1所示。硬件方面主要包括CPU、存儲器、輸入設備、輸出設備，軟件方面包括操作系統、網頁瀏覽器及應用軟件。

2.1 處理器

手機處理器主要分為基帶處理器和多媒體處理器兩大類?；鶐幚砥髦饕撠熣Z音通話的基本功能，而多媒體處理器則是對圖像、音頻、視頻進行處理。智能手機中的應用處理器一般集成基帶處理器和多媒體處理器兩大功能。

在智能手機的應用處理器中，由于ARM公司的微處理芯片迎合了高級操作系統、實時和多媒體應用的需求，其技術構架被廣泛采用。目前ARM的核心構架被100%的CDMA手機和85%以上的WCDMA手機采用，超過80%的Windows Mobile智能手機也在使用ARM構架的芯片組。ARM公司是一家負責微處理芯片開發和設計的公司，是工業16/32-bit嵌入式RISC微處理芯片的領導者。該公司并不生產芯片，是由獲得該公司授權的企業來生產芯片。

目前市場上占主導地位的智能手機應用處理器有TI的OMAP、Qualcomm的MSM、Renesas的SH-Mobile、Intel的XScale、Freescale的i.MX[1]。這些處理器生產商都與大型手機廠商有長期的合作，比如TI與Nokia有長期的合作，Qualcomm在CDMA市場獨占鰲頭，Rensesas在日系手機中被廣泛采用。

這些智能手機的應用處理器都集成了強大的運算能力和豐富的多媒體功能。比如，TI的OMAP 2架構為移動娛樂使用體驗提供強有力的支持，包括支持600萬像素的照相功能、提供DVD質量的視頻、具備高端游戲機功能、Hi-Fi的3D音效、最佳色彩顯示以及移動電視功能。以OMAP 2420為例，采用90nm制程并且應用平行處理架構，集成了ARM11.TI C55 DSP、ARM7的影像和視頻加速器以及支持DDR SDRAM的3D繪圖加速器多個核心芯片，使3D繪圖性能提高40~50倍;另外，推出SmartReflex電源管理技術，將靜態漏電減少至1‰，并利用電路分區管理技術，降低芯片功耗。

Marvell公司的Monahans處理器是基于Intel XScale核心的32位處理器，集成數據運算、媒體處理、內存控制、擴展卡、USB、藍牙界面控制、基帶界面控制等功能，目前最高頻率達804MHz，具備“Wireless MMX2”(第二代無線多媒體指令集)、“Quick Capture”和“Wireless Intel SpeedStep”技術[2]。

為了支持更多的移動商務新應用，未來對智能手機應用處理器的性能要求也越來越高。未來手機應用處理器發展的趨勢是:首先能廣泛地支持各種多媒體格式，比如MP3.MPEG-4.H.264.WMV/VC-1.Real Video、MPEG-2.DivX和3D動畫功能;其次，應用處理器應具備豐富的接口，如彩色LCD面板、TV輸出、IrDA、藍牙、USB2.0、音頻、多種類型的記憶卡、ATA硬盤接口、傳統鍵盤、無線調制解調器和DVB-H、DMB移動電視功能;還能有效處理移動商務數據傳輸中的安全問題，比如移動商務中的認證、授權和付費機制，內容的數字版權管理，以及個人數據保密;其次是芯片的低能耗，處理器擁有高效電源管理電路，關閉閑置模塊，節省電能，盡量延長電池的工作時間。

2.2 存儲器

在智能手機中存儲介質主要有RAM、ROM和閃存3種[3]。

隨機存取存儲器(RAM)，為易失性存儲器，一旦失電，存儲的數據將全部消失，其特點是存取速度快，常常和ROM一起作為智能手機的內存。

只讀存儲器(ROM)，與RAM不同，是一種信息一旦寫入就不能更改，信息在斷電后也能長期保存的介質，通常用于存儲系統基本信息和設備初始程序。

閃存，類似EEPROM，是一種非易失的存儲介質，數據可以電擦除重寫。智能手機中常常用此作為軟件和數據的儲存器。目前主要有MMC卡、SD卡和SM卡等。

目前高端智能手機的內存配置在128M RAM/256M ROM以上，以適應高速運算的需要。另外還帶有幾G到幾十G的閃存容量。例如，Nokia N97通過MicroSD卡可將總存儲容量擴展到48G。

2.3 輸入設備

為了適應移動商務需要處理大量文字信息的要求，智能手機有別于普通手機，其主要輸入方式采用QWERTY式鍵盤或帶手寫筆的觸摸屏。

QWERTY式鍵盤，就是計算機鍵盤普遍采用的排列方式，適合郵件、短信和商務需要大量文字輸入的操作。但對于在較小的智能手機上配置QWERTY式鍵盤，存在鍵盤小、輸入不方便的缺點。手寫觸摸屏是另一種智能手機比較喜歡采用的輸入方式。用戶可以在觸摸敏感的顯示屏上，利用手寫筆進行文字輸入，實現了手寫輸入的方式。但主要存在問題是文字正確識別率不高和輸入速度慢。iPhone手機在輸入方式上獨具特色，利用觸摸屏結合多點觸摸技術，在屏幕上虛擬QWERTY鍵盤，實現輸入。

當然一些手機還具有語音輸入能力，比如語音撥號等功能，由于正確識別率不高，并沒有被廣泛使用。

2.4 輸出設備

顯示屏作為手機與用戶交互的一個重要界面，是最主要的輸出設備。隨著手機新增功能的需求，如播放視頻、上網、游戲，顯示屏也從小尺寸、單色、分辨率低發展到較大尺寸、彩色、分辨率高，以適應現代電子商務的需求。目前智能手機普遍采用尺寸較大、高分辨率、高色彩的液晶顯示板，屏幕尺寸一般在3吋左右(1吋 = 2.54厘米)。用戶不但能更加清晰地閱讀文字、欣賞圖片，還可以流暢觀看高清晰的移動視頻。

2.5 操作系統

操作系統是智能手機軟件運行的基礎，目前主要智能手機操作系統有傳統的Micorsoft的Windows Mobile、Nokia聯盟的Symbians、Rim公司的BlackBerry OS、Palm公司的Palm OS，以及近兩年異軍突起的Apple的iPhone OS和Google的Android。

Microsoft是以操作系統起家的，其開發的Microsoft Windows Mobile進入市場早，目前有大量的機型采用該操作系統。在該平臺上擁有豐富多樣的第三方軟件可供選擇。但是相對于Apple和Google的新操作系統，在外觀效果、瀏覽器等多方面功能上已顯得落伍。目前的市場占有率也在降低[4]。

Symbian是Nokia聯合索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等通訊設備商推出的智能手機操作系統。該系統前身為EPOC的操作系統，是個實時、多任務的32位操作系統，具有功耗低、內存占用少等特點。它是一個標準化的開放平臺，具有極其豐富的S60軟件可用。由于Nokia等手機的市場占有率高，所以Symbian在市場的使用率也相應較高。它存在兼容性差、偏陳舊等問題。

Rim的BlackBerry操作系統是專為自己BlackBerry手機開發的，具有鮮明的特色，簡單易操作，其中獨有的移動電子郵件技術備受稱道，但是可供選擇的第三方軟件不多。

Palm OS是32位的嵌入式操作系統，操作界面采用觸控式。優點在于支持廣泛的無線標準，高效的電池能量管理、豐富的應用軟件可用，基本上在PC上常用的軟件在該平臺都可用。Palm推出新的手機操作系統“Nova”具有更出色的移動商務功能和多媒體娛樂功能。

iPhone OS是Mac OS的mini版，基于BSD Unix的內核，帶有Unix風格的內存管理和搶占式多任務處理，大大改進內存管理，允許同時運行更多軟件，降低系統崩潰的可能性。同時系統圖形界面精致、運行效率高和安全穩定、軟件與硬件高度融合、網頁瀏覽簡單方便等特點都是該系統成功的因素?？梢哉f在系統的易用性和界面美觀性上，iPhone OS到達一個前所未有的高度。iPhone手機一推出就受到市場用戶的熱烈追捧。但是該系統是個封閉的操作系統，Apple公司要對在該平臺開發第三方軟件的開發商進行嚴格的審查限制[5]。

Andriod是Google公司在2008年推出的基于Linux的一個開放、開源的手機操作系統平臺，其中緊密集成了Google提供的相關服務。雖然Andriod操作系統目前還處于新生階段，但是由于Google公司采用了開源設計以及對第三方開發者不加限制的商業策略，其發展潛力巨大，前途無可限量。

在國內，中國移動和聯想公司聯合推出OMS操作系統。該系統基于Linux的內核，采用的Andriod的源代碼，在業務層上集成了中國移動的新業務。

2.6 電池

手機帶電的工作時間是衡量手機性能的一項重要指標，它是由電池容量和手機功耗兩方面因素決定的。目前智能手機一般使用的是可充電的鋰離子或鋰聚合物電池。該類型電池相對于其他類型，具有體積小、儲電量大的特點。行業中常采用手機通話時間和待機時間兩個指標來衡量手機工作時間。智能手機一般通話時間在3~5小時，待機時間可達300~400小時。

2.7 網絡接入

現在新型的智能手機都已具備接入3G網絡的能力，隨著中國3G網絡正式啟用，由于3G的數據傳輸速率大大提高，在智能手機上開展大數據量的移動商務成為可能并將得到快速發展?，F在很多高端智能手機同時帶有WiFi功能，可利用附近的無線局域網上網，這樣將降低上網費用，有利于移動商務的開展。另外，智能手機上配備的藍牙和紅外線可提供近距離的無線數據傳輸。

2.8 其他

據infoTrends統計，2009年全球的智能手機將有85%配置了內置照相機?，F在一般的智能手機都配備了上百萬像素的相機，高端的到達500萬像素。由于配置照相機，使智能手機具有處理圖像相關的商務功能，加之3G網絡的支持，使智能手機可以進行視頻電話業務。

越來越多的智能手機內置GPS芯片，具有了GPS功能，使智能手機可提供基于位置的商業服務，比如導航、移動廣告等。

智能手機大部分都內置了豐富的擴展槽，以支持SD、SDIO和MMC格式的接口。SD和MMC可以擴展手機的存儲容量;SDIO可連接導航設備、Wi-Fi卡、打印機、信用卡、條形碼和RFID的讀卡器，擴展智能手機的功能[6]。表1是2009年國際上具有代表性的智能手機其相關性能的比較。

3結論

從當前的智能手機的技術水平來看，本文認為:

隨著技術工藝的發展、芯片集成度的提高，成本的下降，智能手機應用處理器的運算速度將繼續提高，存儲器的容量將不斷擴大，智能手機將能勝任更多更復雜的移動商務，推動移動商務的普及。

在輸入方式上，目前智能手機主要采用QWERTY鍵盤和手寫觸摸屏兩種方式。Apple的iPhone的屏幕虛擬QWERTY鍵盤技術是一種不錯的創新。由于智能手機整體尺寸偏小，相對來說還是不如計算機輸入方便，不適合長時間、大批量的信息錄入，所以智能手機仍然不適合用于需要錄入大量信息的商務活動。科研者目前正在研制一種可以折疊、易于攜帶的紡織物的鍵盤，是一種很好的嘗試。

同樣，由于手機尺寸的限制，智能手機的屏幕不可能做得很大，造成用戶瀏覽信息困難，特別是對一些視力不好的用戶。另外，由于手機屏幕有限，開發設計者會專門為手機設計精簡版的內容，造成手機上傳遞信息量不如傳統計算機上的豐富，在一定程度上制約了移動商務的開展。對手機生產廠家來說，一方面要在有限的尺寸內來盡量擴大屏幕的尺寸，比如采用觸摸屏來省去鍵盤來換取更大的屏幕空間;另一方面要不斷提高屏幕的分辨率和色彩度，來提升屏幕顯示效果。

智能手機的操作系統是影響系統穩定性、高效性、可靠性、可擴展性、安全性、易操作性的關鍵因素。從目前的智能手機操作系統市場競爭來看，要比傳統的計算機操作系統要激烈得多，并不是Microsoft一家獨大的局面，特別是近兩年Apple和Google的異軍突起，對智能手機操作系統市場沖擊很大。Apple和Google的手機操作系統都強調以互聯網為中心，為用戶提供統一的應用服務下載平臺。同時，各自又具有鮮明的特點。Apple利用自身深厚的技術實力、獨特的創新開發出界面精美、系統穩定、功能強大、操作方便的操作系統，在該平臺上集成了Apple公司其他優秀的應用。但是它是個相對封閉的系統，可能造成第三方軟件對其支持力度不夠，影響移動商務的擴展。與其相反，Google的Andriod采用的是開放開源的方式，更能吸引第三方參與，從長遠的角度來看，Google的模式更有利于移動商務的發展。

電源也是一個智能手機開展移動商務的制約因素，在目前看來，如果沒有突破性技術的話，手機帶電工作時間不可能出現成倍的增長。作為手機生產企業只有通過降低手機能耗來盡量延長手機的工作時間?？偟膩砜丛谥悄苁謾C上還不適合進行長時間的商務活動。

在手機中嵌入GPS芯片，使智能手機具有提供基于位置服務的能力，將大大推動基于位置的移動服務業務的發展。由于基于位置的移動商務具有巨大的實用價值和商業價值，在智能手機上配置GPS功能將會成為一種趨勢。

現在的智能手機通常都集成了強大的多媒體功能，智能手機不僅是部通話工具，還能通過手機欣賞高保真的音樂、拍攝高像素的照片、播放高清晰的視頻、享受有趣的游戲。正是這些多媒體功能大大促進了有關多媒體類型的移動商務的應用發展?，F在多媒體應用已成為移動商務市場中最大的、用戶最喜歡的業務，比如下載歌曲鈴聲、下載圖片和屏保、移動電視、在線游戲。同時，由于集成了多媒體功能，也為智能手機創造了新的移動商務應用。例如，安裝了攝像頭的智能手機，可以開展視頻電話新業務。有理由相信智能手機強調發展多媒體功能的趨勢將會得到進一步加強，將會出現更多的移動多媒體商務應用。

主要參考文獻

[1] 何文. 手機應用處理器的技術與市場趨勢(上)[J]. 電子科技，2006(10):18-21.

[2] 何文. 手機應用處理器的技術與市場趨勢(下)[J]. 電子科技，2006(11):27-30.

[3] Yung-Fu Chang，C S Chen. Smart Phone:The Choice of Client Platform for Mobile Commerce[J]. Computer Standards Interfaces，2005，27(4):329-336.

[4] 李蕙，丁革建. 智能手機操作系統概述[J]. 電腦與電信，2009(3):67-68.

[5] Y F Chang，C S Chen，et al. Smart Phone for Mobile Commerce[J]. Computer Standards Interfaces，2009，31(4):740-747.

[6] Wen-Chen Hu， et al. Internet-Enabled Mobile Handheld Devices for Mobile Commerce[J]. Contemporary Management Research，2005，1(1):13-34.