「ARM 架构」是一种怎样的处理器架构？

什么是ARM？

ARM（Advanced RISC Machines）在业界有多种含义，首先ARM是一家公司的简称，其次ARM指一系列处理器的统称，同时ARM也是一种精简指令集架构。

ARM的研发历史

ARM的发展历史可以追溯到1978年，当年克里斯·库里（Chris Currry）所任职的公司遭遇财务危机，发展每况愈下，库里在和创始人深入沟通后，决定离职。当时的库里对微型计算机很感兴趣，随后和他的朋友赫尔曼·豪泽（Hermann Hauser）创立了剑桥处理器(Cambridge Processor Unit)有限公司。1979年，剑桥处理器公司改名为橡果电脑（Acorn Computer）有限公司，据说改名字是因为希望公司的名字再字母排序中排在苹果公司的前面，公司成立初期主要从事电子设备设计和制造的业务，其第一个大获成功的产品是1981年12月推为英国广播公司微型计算机。1985年是橡果电脑一个重要的里程碑，他们独立完成了32位微处理器的设计，采用精简指令集，3微米工艺，包含25000个晶体管。这个处理器是ARM架构的起点，即ARMv1。

1990年，由VLSI科技公司投资，橡果和苹果各自持有43%的股份，成立了ARM，此后ARM就成了Advanced RISC Machines的缩写。最初的ARM成员只有很少的工程师，办工场所在剑桥的一个谷仓里。

1996年，ARM和德州仪器、三星、诺基亚等公司建立合作，实现盈利。诺基亚6110 手机中经典的游戏——贪食蛇，就是基于ARM 7TDMI芯片开发的。1998年，ARM在纳斯达克上市，挂牌交易，彼时的ARM市值已达十亿美元！2004年，ARM发布了Cortex-A，R，M三个系列的处理器，细心的读者可能发现了，这三个系列的处理器，就是ARM的三个字母。2007年2月，ARM第一款GPU——Mali-200正式走向市场，同年，在科技界还有一件大事，那就是iPhone诞生了！iPhone可谓是一部具有划时代意义的电子产品，其中搭载的就是基于ARM核心的芯片，随着智能手机时代的来临，ARM也异军突起，2007年，基于ARM核心设计的芯片出货量已达一百亿颗！

2016年ARM被日本软银收购，2020年，软银拟以400亿美元的价格将ARM出售给英伟达，但最终因多家监管机构反对，交易流产，ARM依然会在半导体界保持中立状态，继续为其他芯片设计公司提供IP（Intellectual Property）授权。

ARM的应用领域

ARM的芯片产品应用领域非常广泛，Cortex系列的处理器及Mali GPU主要应用于消费电子产品、工业控制系统、汽车电子等领域；Neoverse系列芯片主要用于云计算、边缘计算等领域；Ethos NPU则以其强大效能比，广泛应用于机器学习领域；ARM的系统IP，包括AMBA总线、Corelink互联技术，在业界使用广泛。ARM在芯片界强大的商业版图，让它有了和X86阵营分庭抗礼的底气。

ARM Cortex三个系列CPU系列的特点及应用如图2-5所示，其中A（Application Processors）系列主打的特性是高性能，其设计特点为高时钟频率、深流水线、支持NEON指令集扩展，可以提高芯片在多媒体任务方面的表现。广泛应用于智能手机，平板电脑、可穿戴设备、智能家居家电、高性能计算等领域。R（Real-time Processors）系列主打特性是响应快，设计特点为高时钟频率、较深流水线，中断延迟低等，主要应用于汽车电子、工业微控制器、硬盘控制器等领域。M（Microcontroller Processors）系列主打特性是低功耗，流水线较浅，主要应用于微控制器、嵌入式系统、IoT等领域。

在后智能手机时代，ARM迅速发展，并在十多年的时间建立了良好的生态，就连微软这个英特尔的老伙伴，也在2011年宣布支持AMR架构。截止2022年，ARM的合作伙伴已超过1000家，95%的智能手机中都使用基于ARM核心的处理器，处理器累计出货超过2250亿颗。要知道，如果在2000年左右，如果有人说ARM架构处理器的性能可以和x86媲美，甚至超越x86，那么无异于天方夜谭。然后科技发展日新月底，ARM乘着移动互联网这艘大船，逐步发展为指令集架构领域一支新的力量！