「ARM 架構(gòu)」是一種怎樣的處理器架構(gòu)？

什么是ARM？

ARM（Advanced RISC Machines）在業(yè)界有多種含義，首先ARM是一家公司的簡稱，其次ARM指一系列處理器的統(tǒng)稱，同時ARM也是一種精簡指令集架構(gòu)。

ARM的研發(fā)歷史

ARM的發(fā)展歷史可以追溯到1978年，當(dāng)年克里斯·庫里（Chris Currry）所任職的公司遭遇財務(wù)危機(jī)，發(fā)展每況愈下，庫里在和創(chuàng)始人深入溝通后，決定離職。當(dāng)時的庫里對微型計算機(jī)很感興趣，隨后和他的朋友赫爾曼·豪澤（Hermann Hauser）創(chuàng)立了劍橋處理器(Cambridge Processor Unit)有限公司。1979年，劍橋處理器公司改名為橡果電腦（Acorn Computer）有限公司，據(jù)說改名字是因為希望公司的名字再字母排序中排在蘋果公司的前面，公司成立初期主要從事電子設(shè)備設(shè)計和制造的業(yè)務(wù)，其第一個大獲成功的產(chǎn)品是1981年12月推為英國廣播公司微型計算機(jī)。1985年是橡果電腦一個重要的里程碑，他們獨(dú)立完成了32位微處理器的設(shè)計，采用精簡指令集，3微米工藝，包含25000個晶體管。這個處理器是ARM架構(gòu)的起點，即ARMv1。

1990年，由VLSI科技公司投資，橡果和蘋果各自持有43%的股份，成立了ARM，此后ARM就成了Advanced RISC Machines的縮寫。最初的ARM成員只有很少的工程師，辦工場所在劍橋的一個谷倉里。

1996年，ARM和德州儀器、三星、諾基亞等公司建立合作，實現(xiàn)盈利。諾基亞6110 手機(jī)中經(jīng)典的游戲——貪食蛇，就是基于ARM 7TDMI芯片開發(fā)的。1998年，ARM在納斯達(dá)克上市，掛牌交易，彼時的ARM市值已達(dá)十億美元！2004年，ARM發(fā)布了Cortex-A，R，M三個系列的處理器，細(xì)心的讀者可能發(fā)現(xiàn)了，這三個系列的處理器，就是ARM的三個字母。2007年2月，ARM第一款GPU——Mali-200正式走向市場，同年，在科技界還有一件大事，那就是iPhone誕生了！iPhone可謂是一部具有劃時代意義的電子產(chǎn)品，其中搭載的就是基于ARM核心的芯片，隨著智能手機(jī)時代的來臨，ARM也異軍突起，2007年，基于ARM核心設(shè)計的芯片出貨量已達(dá)一百億顆！

2016年ARM被日本軟銀收購，2020年，軟銀擬以400億美元的價格將ARM出售給英偉達(dá)，但最終因多家監(jiān)管機(jī)構(gòu)反對，交易流產(chǎn)，ARM依然會在半導(dǎo)體界保持中立狀態(tài)，繼續(xù)為其他芯片設(shè)計公司提供IP（Intellectual Property）授權(quán)。

ARM的應(yīng)用領(lǐng)域

ARM的芯片產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，Cortex系列的處理器及Mali GPU主要應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車電子等領(lǐng)域；Neoverse系列芯片主要用于云計算、邊緣計算等領(lǐng)域；Ethos NPU則以其強(qiáng)大效能比，廣泛應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域；ARM的系統(tǒng)IP，包括AMBA總線、Corelink互聯(lián)技術(shù)，在業(yè)界使用廣泛。ARM在芯片界強(qiáng)大的商業(yè)版圖，讓它有了和X86陣營分庭抗禮的底氣。

ARM Cortex三個系列CPU系列的特點及應(yīng)用如圖2-5所示，其中A（Application Processors）系列主打的特性是高性能，其設(shè)計特點為高時鐘頻率、深流水線、支持NEON指令集擴(kuò)展，可以提高芯片在多媒體任務(wù)方面的表現(xiàn)。廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)，平板電腦、可穿戴設(shè)備、智能家居家電、高性能計算等領(lǐng)域。R（Real-time Processors）系列主打特性是響應(yīng)快，設(shè)計特點為高時鐘頻率、較深流水線，中斷延遲低等，主要應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)微控制器、硬盤控制器等領(lǐng)域。M（Microcontroller Processors）系列主打特性是低功耗，流水線較淺，主要應(yīng)用于微控制器、嵌入式系統(tǒng)、IoT等領(lǐng)域。

總結(jié)

在后智能手機(jī)時代，ARM迅速發(fā)展，并在十多年的時間建立了良好的生態(tài)，就連微軟這個英特爾的老伙伴，也在2011年宣布支持AMR架構(gòu)。截止2022年，ARM的合作伙伴已超過1000家，95%的智能手機(jī)中都使用基于ARM核心的處理器，處理器累計出貨超過2250億顆。要知道，如果在2000年左右，如果有人說ARM架構(gòu)處理器的性能可以和x86媲美，甚至超越x86，那么無異于天方夜譚。然后科技發(fā)展日新月底，ARM乘著移動互聯(lián)網(wǎng)這艘大船，逐步發(fā)展為指令集架構(gòu)領(lǐng)域一支新的力量！