一部手機的自白書

看完本文你將瞭解手機的前世今生,瞭解手機的工作原理,瞭解手機內部的晶片,作業系統是幹什麼的。總之,手機方面該瞭解的這裡都有。

我的身世你知道多少?

我的名字叫手機,也叫行動電話。我的前輩是有線電話,它們可沒我自由,它們每個人都被一根線綁著只能在機座附近活動。現在的我可不一樣了,沒了線的束縛,想去哪就去哪,只要能看到訊號塔,我就不會迷路。

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一部手機的自白書

我從哪來呢?

容我想想。那是在1876年3月10日,亞歷山大·貝爾(Alexander Bell)和負責機械製造的搭檔沃森在兩間小屋子裡經過十幾個小時奮戰,找到了讓我把電訊號轉化成聲音訊號的方法。後來又經過反覆的實驗終於成功了,而且,我傳出去的第一次通話竟然是貝爾被硫酸傷到腿時的呼救聲!

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貝爾和同事試驗剛剛發明的電話

從這以後,我的祖先就誕生了。令人失望的是,人們竟然把我的祖先當做一個玩具,沒有吸引到投資者的青睞。

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貝爾的“小盒子”

接下來我被人們發現價值是在1878年,貝爾和沃森在波士頓和紐約之間進行了首次長途電話試驗,兩地相距300千米。這次成功地讓我在報紙的頭條版面上拋頭露面。人們也認識到了我的重要性。

掙脫線繩束縛,獲得自由

1896年,義大利“無線電之父”伽利爾摩·馬可尼(Guglielmo Marchese Marconi)發明了一種無線電裝置,自此,

實現了人類歷史上首次無線電通訊

,當時的通訊距離僅為30米!隨後於1932年在梵蒂岡城和卡斯特爾-甘多爾福的波普夏宮之間創立了世界上第一次

微波無線電話

聯絡。從以後我就不再受線繩的束縛了。

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“無線電之父”馬可尼

1973 年,摩托羅拉工程師馬丁·庫帕在紐約街頭用自己發明的手機打了通電話,路人紛紛駐足,都在納悶這個人為何自言自語?

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馬丁·庫帕

從這個時候起,我正式的走上了歷史的舞臺。後來,在庫帕的不斷努力下,我的體積越來越小,

到了1987年,已經相當小了像一塊磚頭,這就是我們家族當中豪橫的“大哥大”。

從此一發不可收拾,在減肥的路上越走越遠。到1991年時,我的質量為250克左右,到1996年秋,摩托羅拉公司的無線電話重量已減小到了100克,

這個時候,真正意義的手機就算誕生了。

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我是如何變成人類的順風耳?

還得從貝爾開始說起,貝爾和他的助手華生動手設計了中心設定磁舌簧的發話器。

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這種發話器能傳遞各種頻率的聲音,振動舌簧透過電磁感應轉換為各種電振盪。同樣結構的裝置放在一定距離的另一端,作為接收機用。

其實就是透過聲音震動帶動線圈切割磁感線,產生感應電流。

這樣就把聲音訊號轉化成電訊號了。接收到的電訊號在接收機這一端再透過線圈在磁場中的運動轉化成聲音訊號。這就可以實現聲音的傳輸。

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但是,當時的電話體積大得驚人,像個大箱子,發話人必須大聲喊叫,而且只能在小城市範圍內單線通話。後來大發明家愛迪生用碳粒接觸裝置來控制話筒裡的電流。其原理是

利用聲音震動話筒裡邊鬆散的碳粒.因為碳粒接觸程度的變化,產生不同的電阻,因此流過碳粒的電流因受到震動而改變,在另一端,由變化的電流轉換為聲音。

這下聲音的保真度大大提升。這也形成了後來電話的基本結構。

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電話結構圖

為了實現多人通話,就有了一個專門負責接線的話務員。利用人工交換機接線。當然,效率一定是很差了。

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再後來,就出現了自動電話交換機,它是利用電磁繼電器進行接線。再也不用人工接線了。可是要想實現遠距離通話,只能遠距離架電話線了。但是隨著電話使用者的不斷增多,遠距離架線就很不方便了。

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無線電發射機

那麼如何讓電話變得方便呢?還得是無線電技術的發展。經過麥克斯韋、赫茲等物理學家的努力探索,人們認識了無線電磁波。它能夠在空間內無介質傳播。馬可尼發明了世界上第一臺無線電報裝置。後來的無線電技術為人類作出了偉大的貢獻。當然後來手機的普及也得益於此。

自此,手機成了人們的順風耳。

我已經超越通訊工具這個角色了!

我們家族裡最有本事的智慧手機出現以後,我們就已經遠遠超過了通訊工具的角色了。智慧手機幾乎可以完成絕大部分電腦的功能,除通話之外,手機擁有上網、娛樂休閒、高解析度觸控式螢幕、WiFi、高速資料訪問、雲訪問、GPS導航、NFC、重力感應水平儀等功能。那是什麼支撐著這些強大的功能呢?

我們既然有電腦的功能,那肯定是有著和電腦相似的結構。首先必須有這種各樣的硬體裝置。比如:

中央處理器也就是CPU

它是我的大腦,我完成的每一個指令、每一則位運算都需要CPU來完成。

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儲存器

我的大腦和人的大腦還是有區別的的。我的記憶和儲存是需要單獨建個倉庫的。大腦可是承擔不起。

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手機這麼小的身軀為啥能裝下和電腦一樣的東西呢?這一切要歸功於積體電路技術了。尤其是CPU晶片和儲存器晶片技術。最近華為遭到了美國的技術封鎖,被人卡脖子了。可見晶片製造技術的地位是相當高了。

獨立的作業系統

除了硬體的配置外,獨立的作業系統也非常重要。

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安卓系統

作業系統就像我神經中樞一樣。它能管理計算機或者手中的硬體、軟體及資料資源,控制程式執行,改善人機介面,為其它軟體的開發提供必要的服務和相應的介面。

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華為自主研發的鴻蒙系統

獨立的執行空間,可以由使用者自行安裝軟體、遊戲、導航等第三方服務商提供的程式,並可以透過移動通訊網路來實現無線網路接入。

這些技術的讓我深深的影響著人類的生活。

我對未來人生的期許

為了滿足你們人類的需求,我一直在更新著自己的結構。

有朝一日我們能夠讀懂人類的大腦,在你們意念控制下完成各種活動。那麼我就是你的知己了。我可以幫你們控制身邊所有的物聯網終端。那麼我又是你們的生活管家。

這樣的我,你們愛了嗎?一部讓你愛不釋手的手機。

全文完。這裡是@蓬萊島勇士科學站 ,一位愛科普的物理教師,關注我,帶你瞭解有趣的科學世界。