揭秘Android装置的技术架构及五大技术环节

2011-01-26 16:42:24来源: 百佳泰 关键字:Android  开发  智能手机  平板电脑  soc  Google

    随着科技的快速演进,现代人对行动通讯、无线上网与多媒体娱乐的需求更甚以往,所谓的智慧型手机(Smart Phone)便成了炙手可热的个人消费电子产品之一,从Apple不断推出iPhone企图颠覆消费者对手机的想象、RIM推出主打商务功能的黑莓机、GoogleAndroid系统让众家手机厂商争食大饼,到微软屡败屡战的从WinMo一路开发到WP7,智慧型手机的这块战场可说是打的如火如荼。然而在这些众家竞争者中,Android可说是目前行情看俏的一套作业系统,以国际市调研究机构Gartner最新出炉2010年第三季的调查为例,采用Android作业系统的智慧型手机在过去一年以来成长幅度最高,光是市占率便是前一年同期的七倍之多,销售量更是达到14倍的成长,同时也一举从市占率排名的第六名窜升到第二名。而在今年一月份甫落幕的国际消费性电子展(CES),也处处可见各式各样采用Android作业系统的产品。


*Gartner 2010 Q3 Worldwide Smartphone Sales
  

    Android在过去一直扮演后起之秀的角色,切入智慧型手机的速度似乎慢了苹果的iOS一步,但与Apple相同的是,它也成功的将其应用从手机移植到了平板电脑(Tablet PC)上。Android开放原始码(Open Source)的特性,能轻易地提高厂商对自家产品的接受度,更不用提背后Google的强力撑腰能带来多大的经济效益。目前可见包括手机厂商HTC、Motorola、SAMSUNG,以及电脑大厂HP与Dell等皆投向Android的怀抱,Android被广泛应用可说是势在必行。

    尽管Android系统的普及看似指日可待,但在实际的产品应用上,也有其可能产生的问题风险。Android作为一个开放式的作业系统,是Google提供厂商的作业系统参考架构(reference design),厂商能有充足的发挥空间,以Android为基础向上开发设计自家产品,但也因为这样的开放性与自由性,让厂商在软硬体结合的这个环节必须下更大的功夫,像是如何挑选合适的硬体包括基频处理器、通讯晶片、触控感应晶片、天线与记忆体模组等,以及如何调整出最适当的软体设定等,更重要的是如何将软硬体整合,开发出差异化的产品。这中间所有的细节都会对产品最终样貌产生莫大的影响,像是其功能的完整度、使用介面的设计、效能表现(例如触控滑动画面、开启程式所需时间)、品质可靠度、甚至是后续的韧体升级动作等等。在此百佳泰便试图以专业中立的测试实验室角度,来点出厂商应用Android于手机、平板电脑或其他装置时应注意的开发重点,以希冀作为一个有效的参考资讯。

    解构Android基本技术架构

    首先我们先来看到Android的基本技术架构,Android是以Linux为核心,并采用软体堆迭(software stack)的架构延伸发展的一套软体平台与作业系统。根据下图可以看出,其基本架构分为五层:


*Android Structure by Google                                   

    Linux核心(Linux Kernel):以Linux开发提供最底层的核心系统服务,包括安全性 (Security)、记忆体管理(Memory Management)、进程管理(Process Management)、网路堆迭(Network Stack)与驱动程式模型(Driver Model)。

    Android执行环境(Android Runtime):透过Core Libraries(核心函式库)以及暂存器型态的Dalvik Virtual Machine(Dalvik虚拟机器)来执行程式。

    系统函式库(Library):使用C/C++函式库的系统元件以供呼叫使用,开发者可透过上层的应用程式框架来运用这些功能,这也是主要Android装置的效能关键。

    应用程式框架(Application Framework):被设计来简化元件的再运用,开发者能完整存取使用与核心应用程式(Core Application)相同的API,应用程式可以发布功能并为其它应用程式所使用(需受限于其安全性限制),开发者也可运用同样的机制来新增与置换元件。

    应用程式(Application):所有Android应用程式皆是以Java程式语言编写,原始就会包含像是Email、简讯、日历、地图、浏览器、联络人等其它应用程式,让使用者一开始就拥有这些基本功能,开发者也可在此客制其使用介面。

    厂商越想要设计出与原始设定不同且增强效能的产品,便越需要对这五层架构进行修改。譬如像是多工处理能力(multi-tasking),便可能需要修改包括Linux核心与应用程式框架的设计;而应用程式的开发者更可能需要针对应用程式与框架进行调整。由此可见,对Android装置而言,任何一个功能的置入或是对硬体设定的细微更动,都需要对Android系统进行从下到上的调整以达到最优化的效能,而这正是最为困难与需要验证的一环。

    Android装置软硬体整合的五大技术环节

    如前所述,对众家开发厂商而言最大的挑战其实在于,如何将自己理想的产品诉求,与Android系统巧妙结合成一个功能完整并使用流畅顺手的产品,这其中牵涉了不同技术间的整合与运用。在此我们便根据其多年的测试与研究经验,归纳出五大Android相关装置在技术整合上的重要环节: 

    一、Linux驱动程式的导入

    由于Android是根源于Linux所延伸出来的作业系统,因此各种关键功能的驱动程式也必须要能顺利的写入其中,举凡像是字元装置、记忆体的空间配置、中断处理、网路通讯、萤幕显示或是连接介面像是USB与PCI的驱动程式,这些可能是自行撰写、或是来自不同元件厂商的驱动程式,都必须要能被导入到Android系统,并维持良好稳定的效能表现。

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关键字:Android  开发  智能手机  平板电脑  soc  Google

编辑:赵思潇 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2011/0126/article_4196.html
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