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「ARM 架構(gòu)」是一種怎樣的處理器架構(gòu)?

2022-06-07
來源:溫戈
關(guān)鍵詞: ARM架構(gòu) 處理器

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,當年克里斯·庫里(Chris Currry)所任職的公司遭遇財務危機,發(fā)展每況愈下,庫里在和創(chuàng)始人深入溝通后,決定離職。當時的庫里對微型計算機很感興趣,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備設計和制造的業(yè)務,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。1985年是橡果電腦一個重要的里程碑,他們獨立完成了32位微處理器的設計,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在納斯達克上市,掛牌交易,彼時的ARM市值已達十億美元!2004年,ARM發(fā)布了Cortex-A,R,M三個系列的處理器,細心的讀者可能發(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,隨著智能手機時代的來臨,ARM也異軍突起,2007年,基于ARM核心設計的芯片出貨量已達一百億顆!

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,但最終因多家監(jiān)管機構(gòu)反對,交易流產(chǎn),ARM依然會在半導體界保持中立狀態(tài),繼續(xù)為其他芯片設計公司提供IP(Intellectual Property)授權(quán)。

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ARM的應用領域

ARM的芯片產(chǎn)品應用領域非常廣泛,Cortex系列的處理器及Mali GPU主要應用于消費電子產(chǎn)品、工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車電子等領域;Neoverse系列芯片主要用于云計算、邊緣計算等領域;Ethos NPU則以其強大效能比,廣泛應用于機器學習領域;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,其設計特點為高時鐘頻率、深流水線、支持NEON指令集擴展,可以提高芯片在多媒體任務方面的表現(xiàn)。廣泛應用于智能手機,平板電腦、可穿戴設備、智能家居家電、高性能計算等領域。R(Real-time Processors)系列主打特性是響應快,設計特點為高時鐘頻率、較深流水線,中斷延遲低等,主要應用于汽車電子、工業(yè)微控制器、硬盤控制器等領域。M(Microcontroller Processors)系列主打特性是低功耗,流水線較淺,主要應用于微控制器、嵌入式系統(tǒng)、IoT等領域。

總結(jié)

在后智能手機時代,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)領域一支新的力量!




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