Chi tiết bảng mạch khổng lồ của nguyên mẫu iPhone đời đầu

Khi giới thiệu chiếc iPhone đầu tiên vào ngày 9 tháng 1 năm 2007, Steve Jobs, CEO quá cố của Apple đã nói "Đây là ngày mà tôi đã mong chờ trong hai năm rưỡi".

Apple đã bí mật phát triển iPhone trong hai năm rưỡi và với nhiều người trong công ty, thiết bị này chỉ được biết đến với tên mã là "M68" và "Purple 2". Nhiều kỹ sư làm việc với chiếc điện thoại đầu tiên này thậm chí còn không biết phiên bản cuối cùng sẽ như thế nào.

Để đảm bảo được bí mật đó, Apple đã tạo ra các bảng mạch phát triển nguyên mẫu đặc biệt có chứa gần như tất cả các bộ phận của iPhone, trải rộng trên một bảng mạch lớn.

Mới đây, The Verge đã được độc quyền tiếp cận bảng mạch nguyên mẫu iPhone M68 đời đầu của năm 2006/2007. Đây là lần đầu tiên hình ảnh bảng mạch này được công khai, cho thấy Apple đã phát triển chiếc iPhone đời đầu như thế nào.

Thoạt nhìn, bảng mạch nguyên mẫu iPhone M68 màu đỏ trông giống như một bo mạch chủ mà bạn thấy bên trong một chiếc PC từ hơn 10 năm trước với kích thước tương tự, nhưng các thành phần có chút khác biệt. Apple đã phát triển bảng mạch đặc biệt này cho các kỹ sư làm việc chủ yếu với phần mềm và radio của chiếc iPhone đời đầu. Các nhà phát triển này không biết được hình thức cuối cùng của iPhone và đôi khi các bảng mạch này thậm chí còn không đi kèm màn hình. Apple chỉ sử dụng các bảng mạch in màu đỏ cho phần cứng của iPhone nguyên mẫu, ưu tiên màu xanh lam, xanh lá và các màu khác cho các đơn vị sản xuất.

Dù không có quạt để làm mát bộ xử lý hoặc bộ nhớ, nguyên mẫu này có một số thành phần tương tự phần cứng của PC cũ. Có một đầu nối nối tiếp ở phía trên được sử dụng để kiểm tra các phụ kiện của iPod vì iPhone cũng sử dụng đầu nối 30-chân của Apple, và cổng LAN để kết nối. Hai đầu nối Mini USB ở cạnh của bảng mạch, được dùng để truy cập bộ xử lý ứng dụng và radio chính của iPhone. Các kỹ sư của Apple có thể sử dụng các cổng Mini USB này để mã hóa cho thiết bị mà không cần màn hình.

Hầu hết các kỹ sư làm việc với một bảng mạch như thế này sẽ chịu trách nhiệm chuyển hệ điều hành Darwin cơ bản của Apple sang iPhone. Darwin là hệ điều hành dựa trên Unix có chứa một bộ lõi các thành phần cấp năng lượng cho macOS, iOS, watchOS, tvOS và audioOS. Apple gọi các nhà phát triển làm việc với Darwin là "các kỹ sư hệ điều hành lõi". Họ chịu trách nhiệm về kernel, hệ thống tệp, trình điều khiển, kiến trúc bộ xử lý và một loạt các tác vụ nền tảng cấp thấp quan trọng khác. Những kỹ sư này đảm bảo tất cả phần cứng và kết nối quan trọng sẽ hoạt động mà không gặp phải bất kỳ sai sót.

Phần còn lại của bảng mạch nguyên mẫu iPhone rất khác một chiếc PC thông thường. Ở phía trên, có một khe cắm thẻ SIM và gần đó, có hai ăng ten để kết nối Wi-Fi và Bluetooth. Chúng kết nối trở lại bảng I/O radio chính, trông giống hệt phiên bản cuối cùng của iPhone đời đầu. Bảng radio này bao gồm các chip của Intel, Infineon, CSR, Marvell và Skyworks, cho thấy Apple đã phải hợp tác với rất nhiều công ty để cho ra chiếc iPhone đời đầu.

Ở bên phải của bảng radio là một cổng RJ11, giắc cắm được sử dụng bởi điện thoại cố định thông thường. Apple sử dụng giắc cắm này để các kỹ sư có thể cắm bộ ống nghe điện thoại cố định thông thường vào bảng phát triển iPhone và kiểm tra các cuộc gọi thoại.

Ở trung tâm của bảng mạch nguyên mẫu này là trái tim của iPhone: bộ xử lý ứng dụng Apple. Apple đã sử dụng bộ nhớ Samsung (Samsung K4X1G153PC) kết hợp với bộ xử lý ARM 620 MHz (ARM1176JZF) để chạy hệ điều hành iPhone. Phương pháp đóng gói mạch tích hợp này được gọi là gói kề gói (PoP), trong đó CPU được ở phía dưới và bộ nhớ ở trên. Apple kết hợp điều này với thẻ Samsung NAND 4GB (K9HBG08U1M) để lưu trữ hệ điều hành. Mô-đun lưu trữ NAND màu xanh lá có thể tháo lắp dễ dàng, cho phép các nhà phát triển nhanh chóng kiểm tra các phiên bản hệ điều hành và thay đổi khác nhau chỉ bằng cách cắm một thẻ mới.

Trên bảng mạch phát triển này thậm chí còn có một màn hình, nhưng nút home của iPhone (được gọi là nút menu) được gắn ở bên trái màn hình, các nút nguồn và âm lượng nằm bên trái của bảng. Theo The Verge, khi khởi động linh kiện này, chỉ hiển thị logo Apple.

Ở những nơi khác trên bảng mạch này có rất nhiều đầu nối màu trắng. Những cái nhỏ hơn là các đầu nối JTAG được sử dụng để gỡ lỗi ở mức độ thấp. Các kỹ sư có thể kết nối các đầu dò tín hiệu với một số đầu nối này để theo dõi các tín hiệu và điện áp khác nhau, cho phép kiểm tra các thay đổi phần mềm chính của iPhone và đảm bảo rằng chúng không ảnh hưởng đến phần cứng. Ngoài ra còn có một loạt các công tắc DIP để định tuyến tín hiệu gỡ lỗi quanh các bộ phận khác nhau của bảng mạch.

Nếu một kỹ sư của Apple nhận được bảng mạch phát triển như thế này mà không có màn hình đi kèm, video thành phần và các đầu nối RCA ở bên cạnh bảng mạch có thể được sử dụng để kết nối nó với một màn hình hiển thị. Các kỹ sư cũng có thể kiểm tra kết nối tai nghe nhờ các cổng ra âm thanh nổi ở bên cạnh. Ngay cả camera chính của iPhone cũng được gắn trên bảng mạch để thử nghiệm. Trên bảng mạch còn có một khoảng trống lớn để kiểm tra pin. Nếu không có pin, một đầu nối DC ở phía trên có thể được sử dụng để lấy nguồn điện từ bên ngoài. Cảm biến tiệm cận cũng có một vị trí riêng.

Ngày nay Apple không còn sử dụng các bảng mạch lớn như vậy để phát triển iPhone nữa. Hãng đã chuyển sang các bảng mạch nhỏ hơn cho iPhone 4, với lớp vỏ bảo vệ lớn và cồng kềnh như trên một số mẫu iPhone gần đây. Điều đó cho phép các nhà phát triển iPhone làm việc trên phần cứng hoàn chỉnh nhưng thiết kế vẫn được giữ kín. Một số nhà sản xuất điện thoại khác cũng sử dụng cách tương tự để giữ bí mật mọi thứ.

Nguyên mẫu ban đầu này là lời nhắc nhở tuyệt vời về công việc và bí mật đã tạo ra thiết bị mà hàng triệu người hiện đang sử dụng. Thật hiếm khi thấy được những nguyên mẫu như của iPhone, đặc biệt là sau hơn 10 năm phát triển.

L.H.X