苹果初代iPhone原型机M68 PCB曝光,十几年前的设计如今是否过时?

2019-03-21 15:22:46 来源:EEFOCUS
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“这一天我等了两年半”。苹果已故首席执行官乔布斯在2007年1月9日发布第一部iPhone时这样说道。

 

就在这两年半的时间里,苹果公司秘密研发了iPhone,对于公司内部的许多人而言,他们只知道该设备的代号是“M68”和“Purple 2”。苹果希望这款iPhone能让所有人都为之一振,这意味着许多在原始手机上工作的工程师甚至都不知道它最终会是什么样子。

 

 

这款iPhone原型机看起来很像PC

 

为了实现这种程度的保密,苹果研制了特殊的原型开发板,其中包含几乎所有iPhone的部件,分布在一块大型电路板上。现在,这块电路板被公之于众,这也是这块电路板的第一次公开展示。它提供了一个罕见的历史视角,展示了计算历史的一个重要部分,展示了苹果是如何开发出最初的iPhone的。

 

 

乍一看,红色iPhone M68原型板看起来就像是10年前的PC上的主板,它的大小大致相同,但组件略有不同。苹果为主要负责原始iPhone的软件和无线电部分的工程师开发了这种特殊的电路板,即工程验证测试(EVT)样本。这些开发人员不会知道iPhone的最终长什么样,有时这些主板甚至没有在我们现在在照片中看到的屏幕。苹果仅为其原型iPhone硬件使用红色印刷电路板,在量产时用蓝色,绿色或其他颜色。

 

 

 

虽然没有大风扇来冷却处理器或内存,但该原型确实有一些和旧PC硬件类似的组件。顶部有一个用于测试iPod配件的串行连接器,因为iPhone也使用了苹果的30针连接器,甚至还有一个用于连接LAN的端口。两个Mini USB连接器位于电路板侧面,工程师使用它们访问主要的iPhone应用处理器和无线电基带。苹果工程师可以使用这些Mini USB端口为设备编码,而无需看到屏幕。

 

大多数使用这样一块电路板的工程师都负责将苹果的底层Darwin操作系统移植到iPhone上。Darwin是一个基于Unix的操作系统,包含一组核心组件,可以为macOS,iOS,watchOS,tvOS和audioOS提供支持。苹果将与Darwin合作的开发人员称为“核心操作系统工程师”。他们负责内核,文件系统,设备驱动程序,处理器架构以及许多其他重要的低级平台工作。这些工程师确保所有重要的硬件和连接能够完美运行。

 

苹果工程师可以使用这块电路板测试原始iPhone的每个部分

 

iPhone原型板的其余部分与普通PC主板有很大不同。在顶部,你会看到一个SIM卡插槽,附近有两个用于Wi-Fi和蓝牙连接的天线。这些连接方式看起来与它在最终初代iPhone中的连接方式完全相同。这款无线电板包括来自英特尔,英飞凌,CSR,Marvell和Skyworks的芯片,可以看出苹果当时为了推出初代iPhone,找了多少公司合作。

 

在无线电板的右侧,你会看到一个RJ11端口,它与普通固定电话使用的插孔相同。苹果设计这个接口的目的是让工程师可以将普通固定电话耳机插入这个iPhone开发板上并测试语音电话。现在你可以使用苹果 Watch接听电话,但你很难想象2006年用这个原型iPhone开发板是如何拨打电话的。

 

这个原型板的中央是iPhone的核心:苹果的应用处理器。上面的标识是三星K4X1G153PC,苹果使用三星内存堆叠620MHz 的ARM处理器(ARM1176JZF)来运行iPhone操作系统。这是一种称为层叠封装PoP(package on package)的集成电路封装方法,其中CPU封装在底部,存储器封装在顶部。苹果将其与4GB的三星NAND(K9HBG08U1M)配对以用于存储操作系统。绿色NAND存储模块可供开发人员轻松移除,只需插入新卡即可快速测试不同的操作系统版本和更改。

 

在这个特定的开发板上,甚至还有一个屏幕,但是iPhone的主页按钮(这里称为菜单按钮)安装在显示器左侧的主板上,电源和音量按钮位于显示屏的左侧。这个原型机令人感到意外的是竟然还能开机,但是它只是显示苹果徽标。工程师会启动类似于命令提示符来测试内核更改,据了解,该原型机可以通过主板侧面的30针连接器将其连接到iTunes,iTunes会把它检测成可以恢复的iPhone。  

 

 

在这块板子的其他地方,你会看到许多带针脚的白色连接器。较小的是用于低级调试的JTAG连接器。工程师可以将信号探头连接到其中一些连接器,以监控各种信号和电压,从而允许开发人员测试iPhone的关键软件更改,并确保它们不会对硬件产生负面影响。将所有组件都可用于在这样的可插拔板子上进行测试也使工程师更容易进行更改和测试,而不是在手机外壳中,如果遇到这些JTAG无法访问的组件,还有各种DIP开关可以在电路板的各个部分周围调试信号,以便进一步测试。

 

如果苹果内部的工程师收到一个没有屏幕的开发板,则可以使用电路板侧面的视频分量接口或RCA连接器将其连接到显示器。由于侧面还有立体声线路输出端口,工程师还可以测试耳机连接功能。甚至iPhone的主摄像头也安装在电路板上进行测试,还有一个巨大的空间来测试电池。如果工程师没有连接电池,则顶部的DC连接器可接入外部电源。苹果还为接近传感器测试留出了空间,该位置被标记为“prox flex”。

 

从这款iPhone开发板上可以清楚地看到,苹果公司在推出iPhone之前几个月就想到了工程师的一切。类似的主板将在2006年和2007年的6月29日推出初代iPhone之前使用。

 

如今苹果不再使用如此大的主板进行iPhone开发,该公司转向使用iPhone 4的小型主板作为原型机,并在新研发的iPhone原型机上套上大而笨重的安全防护罩,这使得iPhone开发人员可以在设计保密的情况下调试最终形式的硬件。许多其他手机制造商也在最后的开发阶段使用类似的巨大外壳来保密。

 

这个早期的原型很好地提醒人们,创造一种现在每天都有数百万人随身携带的设备所带来的巨量且保密的工作,尤其是当我们看到iPhone这样的早期硬件设计实例,这个10多年前的设计或许对现在仍有借鉴的意义。

 

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