Come è fatto uno smartphone. Tutto quello che c’è sapere

Passiamo ore e ore davanti a uno smartphone, ma non sappiamo realmente da cosa è formato il nostro device. Quando si acquista un cellulare solitamente ci affidiamo ai consigli di qualche amico o a qualche guida all’acquisto che consultiamo online. Ma sono pochissimi quelli che conoscono realmente cosa nasconde uno smartphone al proprio interno e con quali componenti è realizzato. Quando parliamo dello smartphone che abbiamo appena acquistato ci riempiamo la bocca di parole di cui non conosciamo il significato: SoC, display OLED, RAM. O, in alternativa, ci focalizziamo sul design, senza conoscere le caratteristiche del device. Quando si acquista un nuovo smartphone, per non restare delusi dalla scelta finale, è necessario conoscere le componenti con cui è realizzato. Ecco una guida che permette di capire da cosa è composto lo smartphone che abbiamo appena acquistato.

Molto probabilmente una delle parti più importanti di uno smartphone è lo schermo, lo “strumento” che ci permette di interagire con il device. Al momento esistono due diversi tipi di schermo sul mercato: Amoled e IPS. Amoled è l’acronimo di Active Matrix Organic Light-Emitting Diode e ha un funzionamento molto simile agli schermi OLED: per funzionare ha bisogno di un impulso elettrico che permette di accendere tutti i vari puntini di cui è composto il display. Lo schermo IPS LCD (In-Plane Switching Liquid Crystal Display) invece, si basa sulla capacità dei cristalli liquidi di riprodurre qualsiasi tipo di colore se esposti a una fonte di calore. Rispetto agli schermi Amoled, consumano un maggior quantitativo di batteria per poter accendere lo schermo. Le dimensioni di uno schermo variano da un mino di 4,5 pollici fino a un massimo di 5,7 pollici. La qualità delle immagini dipende dalla risoluzione del display: anche in questo caso si va da un minimo di 1280 x 720 fino a un massimo di 2560 x 1440.

Se uno smartphone funziona il merito è tutto della batteria che fornisce l’impulso elettrico necessario ad azionare le diverse componenti di un telefonino. La maggior parte dei device utilizza una batteria al litio, che assicura una buona longevità e soprattutto è molto economica. La potenza delle pile si misura in mAh e molto dipende dalla grandezza dello smartphone: solitamente la batteria varia tra un minimo di 2500 mAh a un massimo di 4000 mAh, ma non mancano device con una potenza maggiore.

Lo smartphone è un piccolo computer e come tutti i pc ha bisogno di un sistema centrale che permette di avviare le applicazioni e di gestire i processi del device. Nei computer questa componente prende il nome di CPU, mentre negli smartphone ha il nome di System on a Chip che comprende, oltre al processore, anche l’acceleratore grafico e gli strumenti per comunicare. Sono diverse le aziende che producono SoC, ma le più famose sono Qualcomm con la serie Snapdragon, Samsung con Exynos, MediaTek con Helio e Huawei con HiSilicon Kirin.

La CPU è una delle componenti hardware più importanti dello smartphone. La potenza di uno smartphone passa per la maggior parte delle volte dal tipo di processore che utilizza. La maggior parte degli smartphone utilizza una CPU con un’architettura disegnata da ARM, l’equivalente di Intel nel mondo dei computer. Esistono diversi tipi di architettura e di volta in volta sono le aziende che decidono quale scegliere per produrre il proprio processore. Ad esempio, Qualcomm varia a seconda delle proprie necessità e nell’ultimo periodo sta cercando di mixare diversi tipi di architettura per trovare quella più adatta per i propri Snapdragon. Lo stesso discorso vale anche per gli altri produttore: Samsung utilizza molto spesso un’architettura Cortex-A53 o Cortex-A73.

GPU è l’acronimo di Graphics Processing Unit e non è altro che l’acceleratore grafico che permette di visualizzare le immagini sullo schermo. Grazie alla GPU è possibile utilizzare le applicazioni, vedere i film e giocare ai videogame presenti sulla memoria del nostro dispositivo. Sono principalmente tre le GPU più utilizzate negli smartphone: Mali è prodotta direttamente da ARM ed è molto probabilmente la più utilizzata, poi troviamo l’acceleratore grafico Adreno presente in tutti i SoC Snapdragon e infine Imagination utilizzata dai dispositivi mobile Apple. La differenza dipende soprattutto dal tipo di architettura utilizzata per la creazione. L’ultimo modello prodotto da Qualcomm, l’Adreno 540, supporta anche la realtà virtuale e le applicazioni per la realtà aumentata.

Senza la RAM e la memoria interna il System on a Chip non potrebbe funzionare. Le ultime versioni del sistema operativo Android e iOS richiedono che gli smartphone abbiamo almeno 2GB di RAM e 16GB di memoria interna, altrimenti il device avrebbe molti problemi a funzionare correttamente. Grazie alla RAM gli utenti possono lanciare più applicazioni contemporaneamente senza rallentare i processi del device. Più RAM si avrò sullo smartphone più applicazioni si potranno aprire. Gli ultimi top di gamma hanno almeno 4GB di RAM, ma ci sono anche alcuni dispositivi che montano ben 6GB di RAM. La RAM presente sugli smartphone è differente rispetto a quella che si utilizza sui computer: anche se la struttura è molto simile, la potenza è molto inferiore. Quindi i 4GB di RAM presente su un device mobile non sono gli stessi 4Gb presenti su un laptop o un personal computer. Invece, la memoria interna è lo spazio a disposizione sullo smartphone per installare applicazioni e per scaricare musica e film. Una piccola parte è dedicata anche ai file del sistema operativo: l’ultima versione di Android richiede almeno 3GB. Per questo motivo, con meno di 16GB di memoria interna difficilmente il device potrà funzionare correttamente. Alcuni dispositivi permettono di aumentare lo spazio disponibile attraverso uno slot per la scheda MicroSD.

Oltre alla RAM, il processore per funzionare al meglio ha bisogno anche della cache, una memoria con dimensioni molto ridotte, ma molto veloce e che mantiene copie dei dati che si utilizza maggiormente. Negli smartphone sono presenti almeno due tipi di memoria cache: L1 e L2. La prima è molto più veloce, mentre la seconda è di dimensioni più grandi ma allo stesso tempo è più lenta. Solitamente è presente una memoria cache L1 all’interno di ogni singolo core della CPU. Il funzionamento della memoria cache è molto semplice: quando i dati richiesti dal processore non sono presenti all’interno della cache L1, si passa direttamente alla cache di secondo livello, solamente alla fine si richiede l’aiuto della RAM.

Se l’acceleratore grafico serve per mostrare le immagini in 3D, lo smartphone ha bisogno anche di un processore video che permetta di vedere i filmati su YouTube e decodifichi qualsiasi segnale video arrivi dall’esterno. Quando si guarda un film da una piattaforma di video in streaming sullo schermo del proprio smartphone, i dati del filmato hanno bisogno di essere decodificati, altrimenti è impossibile riuscire a vederlo. Questo procedimento lo si può fare sia a livello di software sia a livello di hardware: negli smartphone è consigliabile utilizzare il secondo. ARM ha sviluppato un processore video dedicato esclusivamente alla decodifica dei filmati.

Uno smartphone senza la connessione a Internet è praticamente inutile. Le componenti per la connettività sono composte dal Wi-Fi, dal modulo LTE, dal Bluetooth e dal NFC (Near Field Communication). Quest’ultimo, però, non è presente ancora in tutti i device, anche se è molto utile per quanto riguarda i pagamenti o l’invio di file.

Una delle caratteristiche che si prende in considerazione quando si acquista uno smartphone è il comparto fotografico. Solitamente, però, si guarda semplicemente al numero di megapixel del sensore fotografico, credendo che sia l’unico fattore da prendere in considerazione. In realtà non è così. La fotocamera è composta da tre componenti: il sensore, la lente e il processore presente all’intero del SoC. Se la qualità del sensore indica la risoluzione con cui verrà scattata la foto, la componente fondamentale è rivestita dal processore fotografico. A seconda del tipo di processore, l’immagine sarà più o meno definita. Per questo motivo una fotocamera da 20 Megapixel non è detto che realizzi foto migliori rispetto a un sensore con soli 12 Megapixel.

Molte aziende negli ultimi mesi stanno stringendo degli accordi con alcune società del settore dell’audio per offrire ai propri utenti un’esperienza migliore. La maggior parte degli smartphone ha uno o due speaker a seconda dell’architettura dello smartphone, ma la differenza tra le due scelte è veramente minima.

Una parte fondamentale degli smartphone sono i sensori che permettono di sfruttare al meglio le funzionalità del nostro device. Il GPS permette di “agganciare” il satellite e di sapere in ogni momento dove ci troviamo. L’accelerometro e il giroscopio, invece, sono utilizzati dalle applicazioni e dai videogame e permettono di interagire direttamente con il device. GPS, accelerometro e giroscopio non sono gli unici sensori presenti all’interno dello smartphone, ce ne sono molti altri meno conosciuti, ma altrettanto importanti.