掌上未来:多媒体智能手机解密

拥有多媒体功能的智能手机将成为未来的主流，这一潜能巨大的市场吸引手机厂商和半导体厂商纷纷投入其中。而出于激烈的市场竞争，各家厂商明地暗地展开一场盛大的技术竞赛，无论是处理器、图像/多媒体加速芯片、存储系统抑或是嵌入操作平台，技术革新都在不间断地进行着。

在相当漫长的时间内，手机一直都只作为单一的移动通讯工具，为人们提供便捷的远程通话功能。但伴随着数字技术的高速发展，手机呈现出朝向多功能、智能化方向发展的趋势，除了传统的通讯功能外，手机还逐步引入PDA/掌上电脑功能、游戏功能、音乐功能、视频播放功能,甚至可作为导航电子地图终端使用，相当于一部手持的微型计算机。

为与传统手机产品作区分，具有上述特征的手机也被称为“多媒体智能手机”。所有手机业巨头、掌上电脑厂商以及相应的技术供应商都意识到多媒体智能手机必将成为未来的主流，为此不惜投入巨资进行相应的技术开发。由于侧重点不同，多媒体智能手机家族也呈现出多种不同的面貌，如侧重数字音乐功能的音乐手机、侧重游戏功能的游戏手机、侧重商务功能的商务手机等。另外部分手机厂商还推出强调拍照功能的拍照手机―尽管拍照手机不属于智能手机体系，但它的出现也给市场带来不小的影响，并很有可能取代低端型数码相机进入人们的日常生活中。

与标准化的PC不同，智能手机的硬件平台几乎完全为专属性质，用户只能接触到最终的产品，这就导致智能手机的软硬件平台较少为人知。在本文中，我们将向大家介绍智能手机平台的最新技术成果，包括嵌入处理器、图形/多媒体加速、Flash闪存技术以及对应的嵌入操作系统。

智能手机的大脑

与传统的手机产品不同，智能手机除了拥有负责无线通信功能的控制芯片及相关电路外，还具有独立的嵌入处理器、存储器、DRAM内存和操作系统，再加上作为人机交互的按键和显示屏幕，俨然就是一部功能齐备的微型电脑。对智能手机来说，拥有如此复杂的子系统是非常必要的，只有如此我们才可以在智能手机中存储数据、运行软件、播放音乐和视频。但也正是受此影响，智能手机普遍体积宽大笨重，便携性明显逊于传统手机产品，另外由于整机功耗明显增加，导致手机的电池续航力成为问题，而这些都必须通过新技术加以解决。在所有部件中，处理器无疑是智能手机的心脏。由于智能手机对功耗和芯片尺寸要求苛刻，常规的处理器自然无法使用。同PC市场X86一统天下类似，智能手机平台几乎完全被ARM架构所掌握，但由于ARM公司并不直接生产处理器，而通过技术授权获利，这样手机厂商就必须从ARM的合作厂商中获得相应的处理器―作为智能手机领域两个最重要的供应商，德州仪器（TI）和英特尔公司掌握了绝大多数市场份额，其中，德州仪器推出的OMAP系列涵盖了高中低端等所有的领域，英特尔的Xscale系列则侧重于中高端市场。

德州仪器OMAP系列

在智能手机领域，德州仪器提供了包括处理器、通讯芯片、接口芯片、电源管理芯片在内的完善解决方案，其中重点是OMAP嵌入处理器业务。与竞争对手不同，德州仪器的产品线涵盖了高、中、低端各个领域，其中针对低端领域的包括OMAP 730/750/850系列。730为早期的CPU，仅被用到很有限的场合，750则是730的增强版本，它在730基础上增加了DDR DRAM的支持，另外搭配的通讯芯片也作了升级，但其它方面的技术指标基本就没有多少差异：两者同样基于ARM9体系架构（集成ARM926EJ-S处理核心）、支持Class 12的GPRS连接，集成硬件Java程序加速，并提供了蓝牙、WLAN、GPS等接口以及128MB mobile SDRAM和256MB Flash控制，甚至连核心频率都是200MHz，芯片的针脚定义也完全相同，这样OEM厂商可以实现快速升级。至于更高级的OMAP 850，在性能方面也没有提升，只是将mobile SDRAM的支持容量提升到256MB，待机功耗则降低到10微安以下，同时可搭载更高级的通讯模块。无论是OMAP 730/750还是OMAP 850，其性能都比较低下，所以一般只用在功能简单的入门级智能手机产品中。OMAP产品线真正的重点应该是16XX、1710、2420/2430以及最新的3430芯片，其中16XX和1710系列仍然基于ARM9核心，只是比低端的OMAP 730/750/850多了一个内存管理单元（MMU）、增加64条指令预执行缓冲器以及17条指令写缓冲，这些多出来的模块一定程度上提高了芯片的指令执行速度。另外在接口方面，16XX、1710支持CF卡接口，存储器的控制也更为强大，这些改进主要是针对PDA和掌上电脑设计。在频率方面，16XX仍然为200MHz，1710也不过提升到220MHz，这就注定其性能强不到哪去，加之这些产品都没有内置3D加速和视频加速功能，应用范围也局限于低端。

德州仪器当前的高端产品线应该是OMAP 2420/2430系列，两者最吸引人的地方就是采用多处理内核设计，具有相当完善的功能。以第一代2420为例，这款产品总共包含了330MHz的ARM11 RISC处理内核（ARM11采用8条流水线设计，ARM9体系只有5条）、220MHz的TI C55 DSP和内含ARM7的成像＆视频处理器，同时还整合了支持166MHz移动DDR SDRAM的Imagination Technologies公司3D图形处理器。控制方面，2420集成了显示和相机控制器、SDRAM和闪存控制器，并附加了60多个控制器。这样，OMAP 2420就能够为高端多媒体应用提供强大支持，这些应用包括30fps Gif格式的视频会议、30fps的VGA编解码、VGA和TV显示，并支持300万像素以上的相机。目前基于OMAP 2420处理器的多媒体智能手机已可在市场上买到，如作为诺基亚智能手机产品旗舰的N93（4月份）便是基于该平台。在2005年底，德州仪器又新一代的OMAP 2430处理器，它主要在2420基础上对3D和视频功能进行改进，并可将手机的视频播放性能提高4倍、图像处理性能提高1.5倍。得益于性能大幅度提升，2430平台可支持流畅的多媒体流和视频播放和录制，如30fps的MPEG4视频解码，WMV9、H.264、RealVideo 10等格式流媒体的播放，并可运行为智能手机设计的3D游戏。OMAP 2430采用90纳米工艺制造，目前正处于量产阶段，预计在未来几个月内，我们将看到基于OMAP 2430处理器的高端智能手机开始上市。

在OMAP 2430开发完毕之后，德州仪器的半导体部门又披露了最新的OMAP 3430处理器。这款产品将于年底，2007年实现量产，它将成为第一个采用65纳米技术制造的嵌入处理器产品。与现有的2420/2430不同，OMAP 3430基于最新的ARM Cortex-A8核心构架，该架构的执行效率比ARM11还要高出3倍之多，加上芯片工作频率将大幅度攀升到550MHz，因此其整体性能将比OMAP 2430有大幅度的提升。其次，3430将采用TI的第二代IVA 2＋图像、视频和音频加速器，其视频处理性能将达到2430芯片的四倍，实现MPEG4、Windows Media Video 9(VC-1)、H.264和RealVideo 10等常见视频格式的完美支持，并可播放DVD画质的影片―对于显示屏幕较小的智能手机而言，OMAP 3430的效能无疑相当强劲。其三，OMAP 3430支持S端子输出，若配合TI的Hollywood移动电视芯片，就能实现电视接收和观看功能。输出方面，3430可支持XGA分辨率、24位色的屏幕输出，这意味着用户可以将智能手机播放的多媒体视频或者接收到的电视信号输出到大屏幕的平板显示器以及投影仪上，智能手机由此成为一个强大的多媒体娱乐平台。第四，OMAP 3430能在不到1秒的拍照间隔时间里处理高达1200万像素的影像，效能比现有的2430处理器高出两倍，这意味着3430平台将对高分辨率数字拍照提供支持。不过，硬件性能的大幅提升也给芯片功耗带来不良的影响，为了避免电池续航时间的缩短，德州仪器为OMAP 3430引入名为“SmartReflex”节电技术，该技术会元件动作、操作模式、制程技术和温度来动态控制电压、频率和电源以降低耗电。另外为满足电子商务活动日趋重要的安全需求，3430处理器也内置了TI的M-Shield软硬件安全技术，该技术可为受到版权保护的数字媒体内容、安全协定应用以及其他订票、金融交易、股票和购物等电子商务应用提供可靠的安全防护。无论从哪个方面考虑，OMAP 3430都称得上是智能手机处理器的巅峰之作，德州仪器表示其性能将比英特尔的PXA27x系列高出三倍，智能手机厂商若选择3430平台，将能够开发出拥有全面多媒体和商务功能的全能型产品。

Intel Xscale系列

英特尔的Xscale架构PXA处理器在智能手机领域也非常活跃，几乎所有的PocketPC智能手机都搭载了Xscale架构处理器。在基本指令体系上，Xscale仍然属于ARM的“V5TE”架构，与ARM10系列内核相同，但它拥有与众不同的7级流水线，除了无法直接支持Java解码和V6 SIMD指令集外，各项性能参数与ARM11核心都比较接近。再结合英特尔在半导体制造领域的技术优势，Xscale获得了极大的性能提升―它的最高频率可达到1GHz，并保持ARM体系贯有的低功耗特性。到目前为止，英特尔已推出PXA25x、PXA26x和PXA27x三代Xscale架构的嵌入式处理器。其中2002年推出的PXA25x采用0.18微米工艺制造，拥有32 Kb指令缓存和32KB数据缓存，并具有专用于多媒体数据流的2KB缓存。PXA25x的I/O功能颇为强大：可支持4 bank结构、最多256MB容量的100MHz SDRAM内存或闪存，采用16、32位宽度总线连接；支持双Bank结构的PCMCIA、CF卡控制器和MMC/SD存储卡控制器；整合LCD显示控制器，最多可支持16位色彩显示，且具有一定的几何填充、矩形单元变换等硬件加速功能；支持AC97音频、USB、蓝牙和红外接口，等等。PXA25x系列有200MHz、300MHz、400MHz三个频率的版本，芯片封装尺寸只有17×17mm。由于处理器自身具备强大的扩展功能，OEM厂商的设计工作就变得很简单。目前PDA或智能手机中90%以上的功能都是由处理器直接整合，厂商并不需要进行额外的设计，这就是高集成度带来的好处。

相比之下，PXA26x系列只能算是PXA25x的扩展，两者的核心设计以及功能扩展完全相同，不同之处在于、PXA26x系列在处理器中直接集成了闪存。一个完整的PXA26x产品由1块处理核心和1-2块闪存芯片共同组成，对应16MB、32MB的闪存配置方案，这种方式可有效节约空间占用。PXA27x系列则是英特尔目前的主打产品，它的时间是在2004年4月份。PXA27x最大的改进就是采用0.13微米制造工艺，时钟频率提升至624MHz的高水平。其次，PXA270首次引入英特尔的无线MMX技术，它是一套64位的SIMD指令集，这些指令集可有效增强视频、3D图形、音频以及其他SIMD元素的处理效率，显著改善了多媒体处理性能。英特尔宣称，312MHz的PXA270（PXA27x系列中最低频率型号）处理器所具有的多媒体处理效能相当于520MHz的ARM处理器，而624MHz的高频PXA270则与775MHz的ARM处理器相当。这意味着未采用V6指令集的PXA27x，照样跻身于一流嵌入式产品的行列。尽管这套无线MMX与PC上的SSE、SSE2并不兼容，但它们在功能上相当类似，程序员不必重新编写算法或程序指令，只需简单调整计算精度和数据表示即可让软件实现对无线MMX的支持，有效提高了软件开发的效率。

为了抵消高频率带来的功耗提升，PXA27x还带来英特尔的“无线SpeedStep”节能技术，该技术可根据需要动态调节CPU的性能，显著降低电力消耗。而在等待状态下，无线SpeedStep可支持“IDLE”、“Deep IDLE”、“Standby”、“Sleep”和“Deep Sleep”等多种休眠模式，有效延长了设备的电池使用时间。具体点说，PXA27x平台播放MP3的时间可比PXA26x平台延长42%，播放QVGA视频的时间则可以延长77%的高幅度。WTP（Wireless Trusted Platform）安全平台也是PXA27x重要的改进功能。这项技术通过构建一个支持通用安全协议的保密存储空间，用于存储个人隐私以及密码信息，与ARM11上采用的“TrustZone”安全技术功能相仿。

在之后，PXA27x处理器获得OEM厂商的积极响应，尤其在PocketPC平台的高端智能手机中应用广泛。然而，尽管英特尔表示将开发出性能更强大、功能更丰富的下一代产品，可到现在为止，英特尔的高端嵌入处理器依然由PXA27x系列产品担任，新品开发进度明显落后于德州仪器。但这并不意味着两者构成直接的竞争关系―德州仪器一直是与诺基亚携手发展OMAP系列，诺基亚所有的智能手机产品（Symbian操作平台）都采用OMAP处理器，而英特尔的PXA系列主攻微软PocketPC/Smartphone平台的智能手机市场，两者的竞争更多是通过智能手机厂商间接进行的。

智能手机的图形与多媒体加速

出于节省空间占用的需要，智能手机的图形和多媒体加速功能往往由嵌入处理器来实现的，典型例子如德州仪器的OMAP 2420/2430和最新的3430系列。但并非所有嵌入处理器都拥有上述功能，而且一些注重游戏功能的智能手机要求更出色的3D加速性能，独立的嵌入3D芯片仍然十分必要。在这个领域，ATI和nVIDIA仍然是最重要的力量，这两家PC领域的图形厂商都非常看好多媒体智能手机的未来发展，为了获得更多的资源，双方都积极以合并的方式获得相应的技术资源和开发团队，并结合自身在3D图形加速领域的深厚造诣开发新品。由于ATI较早进入智能手机市场，在没有竞争对手的情况下获得智能手机业界的广泛认可，市场份额遥遥领先。而nVIDIA虽然从2005年才进入嵌入领域，但通过数次并购后获得强有力的技术资源，所推出的产品无论性能还是功能都占有优势，目前主攻高端多媒体智能手机市场。

ATIImageon系列

ATI的首款智能手机多媒体芯片应该是2002年推出的“Imageon 100”，但该款芯片只能实现MPEG-4/JPEG硬件解压，未提供3D加速功能，更多只是尝试性质。不过在这之后，Imageon产品线很快就获得增强，ATI相继推出Imageon 21XX、Imageon22XX以及Imageon 23XX在内的多款嵌入多媒体芯片，推出时间较早的21XX和22XX系列只有多媒体加速功能，23XX系列才开始支持3D图形加速。其中，Imageon 2300芯片支持OpenGL ES 1.0 API，并可实现30fps速度的实时MPEG4解码以及支持200万像素的摄像头，这款芯片于2004年1月份推出，并在同时获得智能手机业界的广泛瞩目，但由于3D加速的概念对智能手机而言还过于前卫，且当时也缺乏实质性的需求，这些因素都导致Imageon 2300并没有得到普遍采用。时隔两年之后的2006年2月，ATI推出新一代Imageon 2388/2380系列嵌入图形处理器，这两款产品都支持OpenGL ES 1.1 API，能为环境、光照和物体提供更多真实细节，并同时保持高水准的游戏互动；其次，Imageon 2388/2380的可编程音频引擎可实现3D定位声音、CD质量音乐铃声和立体声录音、回放等功能，支持AMR、AAC LC、aacPlus增强、MP3、Real Audio、WMA、MIDI在内的多种音频格式；第三，Imageon 2388/2380内置硬件多媒体解码引擎，两者均可支持30fps速度的MPEG-4和H.263/H.263＋格式视频回放，并能够支持H.264和Real Video等常见的视频格式。Imageon 2388/2380集3D图形加速、高质量音频播放和视频播放功能于一身，借助这两款产品，智能手机厂商能够很方便地开发出功能全面、性能优越的高端多媒体智能手机产品，这对于OEM用户来说无疑具有莫大的吸引力。

nVIDIA GoForce系列

与ATI针锋相对，nVIDIA在近两年也加大了智能手机市场的拓展。其实早在2004年2月份，nVIDIA就推出GoForce 4000和GoForce 3000（注意不是GeForce）两款智能手机多媒体加速芯片，但它们都只支持MPEG硬件编解码等多媒体加速功能和摄像头控制功能，市场影响非常有限。直到2004年9月份，nVIDIA推出的GoForce 4500才逐渐改变这种情况―GoForce 4500在保留多媒体处理功能的同时，引入了几何处理、可编程像素着色器、初阶Z测试(Early Z Test)和40bit色彩在内的3D加速和图像显示功能，并支持OpenGL ES 1.0、 D3D-Mobile在内的标准3D应用软件API。GoForce 4500的到来让人们看到nVIDIA进军嵌入市场的决心和实力，由于性能强劲、功能完善，GoForce 4500获得一定程度的应用，当然远谈不上广泛。2005年2月，nVIDIA紧接着推出GoForce 4800，3D加速性能提升了40％，多媒体功能也有了长足的进步，采用该款芯片的典型产品有索爱的W900系列智能手机。2006年2月，nVIDIA推出最新的GoForce 5500嵌入芯片，相比前代4500，GoForce 5500的变化可以说是突破性的：它的工作频率可在150MHz-200MHz之间自由调节，支持的API也升级到最新的OpenGL ES 1.1版本，每秒可处理最多260万个三角形。其次，GoForce 5500直接嵌入640KB SRAM作为缓存，同时还可支持多达32MB容量的外部显存。性能方面，GoForce 5500的确不负众望，在搭配飞思卡尔（Freescale）的i.MX31嵌入处理器时，该平台可在1024×768分辨率下以28-35FPS的帧速流畅运行Quake III Arena―对于一款用在多媒体手机的嵌入GPU来说，如此强悍的性能令人咋舌，它甚至超越索尼的PSP掌上游戏机，堪称是目前性能最强的嵌入GPU产品。尤其令人鼓舞的是，目前已经有多款嵌入3D游戏可支持GoForce 5500，如Need for Speed Most Wanted、Madden NFL 06、Tiger Woods PGA TOUR 06、Go Face- It、Quake III Arena Source Code (GPL)、Slam Street、3D Extreme Air Snowboarding等等，这意味着GoForce 5500一投入实用，相关平台便有足够多的游戏资源可用，而这又将反过来增强GoForce平台的竞争力。

GoForce 5500的多媒体处理能力同样也是相当强劲，它可支持真实流动数字TV和视频（True, fluid digital TV and Video）、高保真环绕音效和Rapid multi-shot图像技术，并支持H.264、WMV9、Real Video、MPEG4和H.263在内的大量视频格式的硬件解码功能。更重要的是，GoForce 5500严格遵循OpenMAX IL 1.0 API规范，具备卓越的跨平台能力―无论是性能还是功能，GoForce 5500都明显超越ATI的Imageon 2388/2380，尽管芯片功耗相对较高，但对于注重性能的高端智能手机来说，GoForce 5500显然拥有巨大的吸引力，例如三星公司近期推出的SGH-P910电视手机便搭载GoForce 5500芯片，出色的多媒体播放能力和3D游戏支持是其最大的亮点，相信其他智能手机厂商很有可能逐步跟进。

仅仅只有嵌入加速芯片还是不够的，nVIDIA希望能够向OEM厂商提供一套完整的软硬件解决方案，以降低新平台开发的难度。为实现这个目标，nVIDIA首先要面对就是驱动程序问题，过去nVIDIA不得不依赖多家公司来开发驱动，如索尼爱立信W900i机型采用GoForce 4800芯片，其驱动程序由日本HI公司开发；摩托罗拉的V3x RAZR手机同样采用该款芯片，但驱动程序却由英国Superscape公司所开发。这种多头合作的不规范模式显然难以充分发挥芯片性能，而且也阻碍了GoForce的市场推广。在今年的3月份，nVIDIA收购了一家名为“Hybrid”的芬兰图形公司，这家公司在嵌入3D图像软件领域具有很强的技术实力。在被nVIDIA收购后，该公司开发团队便将全力以赴为各款GoForce芯片设计驱动程序，以充分发挥出GoForce的OpenVG、OpenGL Es和OpenSL Es性能。通过这项并购，nVIDIA成功掌握了嵌入驱动设计团队，智能手机厂商若要选择nVIDIA的GoForce芯片，也不必再自行开发驱动程序，从而有效缩短产品的开发时间。

智能手机的存储系统

数据存储是多媒体智能手机必需的基本功能之一，包括数字音乐、视频、拍摄的照片以及运行软件生成的个人数据都必须存储在专门的存储器件中，这个领域无疑是Flash闪存的天下。最常见的Flash闪存有NAND和NOR两种类型，前者存储密度高，写入速度较快，但读取速度和可靠性都比较一般，无法支持本地代码执行；后者存储密度较低，但其读取速度和可靠性都相当高，且可在本地直接运行代码。在智能手机系统中，NAND与NOR闪存都必不可少：容量大的NAND闪存用来存储用户的个人数据，而NOR闪存则用来存储嵌入操作系统以及应用程序，此外还需要用于贮存程序数据的DRAM芯片。这样，整套智能手机的存储系统就同时包含NOR、NAND闪存芯片和DRAM芯片，不仅设计较为复杂，而且要占用较大的空间，让OEM厂商无法设计出轻薄小巧的智能手机产品。

以OneNAND、ORNAND为代表的通用型闪存的出现，让智能手机厂商可以有新的选择。OneNAND为三星公司推出的通用闪存技术，它具有NAND存储密度高、写入速度快和NOR读取速度快的优点，整体性能完全超越常规的NAND和NOR。除了用于智能手机市场外，OneNAND还可用于数字电视、嵌入式设备、数码相机、便携GPS终端等领域。在具体实现上，OneNAND其实并不复杂，它采用了NAND逻辑结构的存储内核和NOR的控制接口，并直接在系统内整合一定容量SRAM静态随即存储器作为高速缓冲区。这一独特构造让它具有高密度的同时，还能具有出色的读写性能―在数据读取方面，OneNAND闪存拥有高达108MBps的卓越性能，完全与NOR闪存相当；而在写入方面，OneNAND也能够实现9.3MBps的平均性能，虽然这个指标远不如108MBps的读取速度，但也明显快于NAND闪存的6.8MBps和NOR闪存可怜的0.14MBps。数据擦除方面，OneNAND的性能可达到64MBps，同NAND闪存相当，相比之下，NOR闪存更只有区区0.11MBps。因此从性能角度来看，OneNAND无论读、写还是擦除都明显凌驾于NAND和NOR之上，更关键的优势在于OneNAND自身即具有代码执行功能，对智能手机厂商而言，以OneNAND来代替传统的NOR＋NAND方案无疑非常可行。

除了OneNAND之外，智能手机厂商还可以选择Spansion的ORNAND通用闪存技术。与三星OneNAND类似，ORNAND也是NOR与NAND的结合体，具有NOR与NAND一些共同的优势。在基础架构上，Spansion ORNAND秉承第二代MirrorBit技术，通过双信息位的方式实现媲美NAND的高存储密度。而在性能方面，ORNAND表现十分出色：其读取性能与NOR相当，写入速度则比NAND快得多―尤其是突发脉冲（Burst）模式下，写入速度可比现有的NAND产品快出4倍，堪称是目前速度最快的闪存产品。此外，ORNAND具有MirrorBit技术的其他所有优点，如高可靠性、低成本、低功耗等等，相对于NAND闪存的技术优势极其明显。第三，ORNAND拥有NOR和NAND两种接口，OEM厂商可以根据自身需求，采用NOR或者NAND接口将它与系统进行整合。不过，ORNAND与三星OneNAND一样都无法直接支持XIP代码本地执行功能，而是必须通过另外的NOR或者将ORNAND的指令代码下载到DRAM中方可运行。由于ORNAND的读取速度媲美NOR，将指令下载到DRAM运行的方式并不需要耗费太多时间，系统依然可保持快速的启动和较快的响应，因此ORNAND就具有与三星OneNAND类似的功能：既可以存储嵌入式程序的代码，也可以作为数据存储之用。

ORNAND闪存于去年9月份开始量产，在产品当日，Spansion公司展示了一套利用Spansion 1Gb ORNAND闪存以及TI OMAP处理器所组成的多媒体智能手机平台，不过该平台仍采用NOR作为指令代码的存储器件，ORNAND则用于存放用户的图像、音频、视频等多媒体数据，在演示中这套系统可以每秒15帧的速度流畅地播放MPEG4视频，并可支持数字相片的快速存取，整体表现明显优于传统存储方案。

通用闪存的实用化简化了智能手机的存储系统，让智能手机可以做到轻薄化，不过采用通用闪存并非减小存储器空间占用的唯一方案，事实上多功能芯片与芯片混合封装技术将更具有广泛性。前者即是指在一枚芯片中同时实现多种功能，而混合封装则是将不同功能的芯片，如嵌入处理器、图像&多媒体加速芯片、闪存芯片、DRAM芯片、通讯芯片、蓝牙芯片等等多种不同功能的芯片封装成一个模块，外部通过统一的接口连接，这种封装技术也被称为“系统级封装（SiP）”。目前已经有大量的智能手机芯片厂商供应SiP封装的产品，通过多模块的整合，有效降低系统设计的复杂度以及空间占用，而在可见的将来，这种趋势将一直持续下来，未来的多媒体智能手机朝向轻薄方向发展将成为可能。

智能手机的操作系统

采用何种嵌入操作系统一向是智能手机类属的划分基准。目前智能手机操作系统可分为Symbian、Windows Mobile、Palm和嵌入式Linux等四个阵营，其中实力最为强劲的当属Symbian和Windows Mobile两大体系。其中采用Symbian系统的厂商以诺基亚、摩托罗拉等传统手机巨头为主，采用Windows Mobile体系的更多是新兴的手机厂商，尤其是那些从PC市场转攻智能手机的厂商几乎清一色选择微软的Windows Mobile平台，基于这两个操作平台的智能手机目前在市场上都相当活跃。

作为智能手机领域的龙头，Symbian代表着一个庞大的体系，这家公司出品了包括S60、S80、S90和UIQ在内的多套智能手机嵌入系统，同时供应不同的市场。Symbian公司由摩托罗拉、西门子、诺基亚等几家通讯业巨头共同出资成立，其任务是为手机开发嵌入操作系统。当然，在Symbian成立的1987年还没有多媒体手机的概念，Symbian的系统仅提供基本的手机操作功能，而它的前身就是以简单著称的EPOC（Electronic Piece of Cheese，寓意为使用电子产品时可以像吃乳酪一样简单），在后来的发展中，这种简单至上的理念得到完整的继承。当智能手机概念兴起的时候，Symbian及时跟上、并拿出S60、S80、S90和UIQ等多套嵌入系统，这些系统拥有共同的内核，只是操作界面和操作方式存在差异，其中应用最广的当属S60，该版本原本针对单手操作操控，不过目前也被用于适合双手操作的智能手机产品中；S80则针对拥有全PC键盘的智能手机，诺基亚9500机型便是典型的代表，但这类机型普遍体积很大、严重影响了便携性，因此Symbian S80一直都未能流行；S90也是针对双手操作设计，但它的应用范围也不广泛，代表机型是诺基亚的7700/7710系列。至于Symbian UIQ版本，代表产品是索爱的P系列（如P990）智能手机，诺基亚自身则没有采用。不论S60、S80、S90还是UIQ，相应智能手机大都采用德州仪器的OMAP系列处理器，这类产品在功能上更侧重于手机而非PDA产品，因此多媒体功能相对欠缺。

Windows Mobile是Symbian系统最有力的竞争者，该平台的主导者是微软公司。Windows Mobile包括PocketPC和SmartPhone两大体系，分别针对高端和低端市场，虽然两者都是基于Windows CE嵌入核心，但PocketPC更强调类PDA的完善功能，系统除了内建全系列的Pocket Office、Pocket Internet Explorer、MSN、ActiveSync等可与Windows系统互联互通的软件外，还具备丰富的多媒体功能，但也因为软件系统较为庞大，对硬件要求很高，加之PocketPC要求使用大屏幕彩屏，使得相应的智能手机产品普遍存在体积大、电池时间短的不足。相比之下，SmartPhone就较为简约轻小，但这是以牺牲功能为代价实现的，如SmartPhone不支持触控笔和触摸屏，而是以手机的数字键盘代替，另外它也不支持Pocket Word及Excel等文档编辑功能，无法作为PDA的替代品。SmartPhone主要提供的功能包括浏览WAP/WEB网页、收发e-mail、使用MSN、运行3D程序等等，它也内置了Windows Media Player软件来播放MP3、WMA或ASF等格式的多媒体文件。整体而言，SmartPhone更偏向于手机功能，微软支援两套智能手机平台的目的非常明确：PocketPC针对要求全功能的高端多媒体智能手机市场，而SmartPhone则针对通讯功能为主的简洁型智能手机产品。在硬件方面，PocketPC和SmartPhone平台都与英特尔Xscale平台配合，但在理论上说它们也能够支持德州仪器的OMAP平台，毕竟两者都采用相同的ARM指令体系。

在掌上电脑领域，Palm的名称可以说无人不晓，在智能手机兴起之后，Palm OS也成功地进入该领域。与Symbian和Windows Mobile类似，Palm OS也是32位嵌入式系统，但它一向以精简的系统和直观的界面著称，在操控方式上，Palm OS以触控操作为主，即将所有控制选项直观地排列在屏幕上，用户使用触控笔便可进行各种操作。Palm OS占用资源较低，对硬件要求不高，系统的运行速度也比较快，而得益于Palm在掌上电脑领域多年的积累，该平台拥有相当丰富的应用软件支持，技术竞争力非常明显。但遗憾的是，Palm在手机市场影响力十分单薄，而诸如诺基亚、摩托罗拉等传统手机厂商都拥有自己的嵌入平台，新加入的厂商又普遍倾向微软Windows Mobile平台，Palm的生存空间因此变得非常有限。目前除了Palm自己外，只有三星、LG公司推出过基于Palm OS的智能手机，但后两者显然没有对Palm给予多大的支持，Palm公司自身依然是最主要的支持力量。

除了上述三大平台外，开源的嵌入式Linux也日趋为业界所重视，摩托罗拉和三星可以说是该领域的典型代表。众所周知，Linux系统具有可裁剪性好、移植方便且自由开源的优点，同样可以被用于智能手机平台，摩托罗拉更是将开发Linux智能手机作为未来的重点。对此摩托罗拉的官员解释说采用Linux系统可以有效降低成本（不必支付专利费），而且智能手机平台的主要芯片提供商如德州仪器、英特尔、高通、飞思卡尔都支持Linux，具有更广泛的通用性。

无论Symbian、Windows Mobile、Palm还是Linux，这些嵌入系统都有自己的优点和不足，各自都有拥护者。而绝大多数手机厂商也都同时开发多个平台的智能手机产品，典型代表如三星公司同时支持Symbian、PocketPC 、Palm OS和Linux四个平台，摩托罗拉也拥有Symbian和Linux智能手机产品线。这样的例子举不胜举，预计在未来相当一段时间内，这样的格局还不会改变，毕竟智能手机的市场需求一直都以多元化为主。

总结

毫无疑问，拥有多媒体功能的智能手机将成为未来的主流，这一潜能巨大的市场吸引手机厂商和半导体厂商纷纷投入其中，而出于激烈的市场竞争，各家厂商明地暗地展开一场盛大的技术竞赛，无论是处理器、图像/多媒体加速芯片、存储系统抑或是嵌入操作平台，技术革新都在不间断地进行着，更高的性能、更小的体积以及更长的电池时间成为主要的竞逐点，而围绕着多媒体智能手机的周边产业也在不断完善。在本文之后，我们将在适当的时候向你介绍智能手机周边产业的进展状况以及未来的技术，如移动3D游戏的开发、个人身份识别功能引入、数字信用卡功能的整合等等。相信随着技术的发展，智能手机将不仅仅作为一个通讯工具，还将成为一套完善的移动娱乐平台、电子商务终端甚至是个人金融管理中心，进而对人们的工作生活产生更积极的影响。

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