ARM架构与ARM芯片

CLBuu · 发表于 2021-9-10 09:54

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ARM是一个架构。它是安谋国际科技股份公司（Advanced RISC Machines Ltd.），即ARM公司提供。ARM是32位的RISC（reduced instruction set computer ） ISA（instruction set architecture），由ARM Holdings开发。以前称为Acorn RISC Machine，现在称为Advanced RISC Machine。被广泛使用在PDA，平板、手机、数字媒体和音乐播放器，手持游戏控制台，计算器，和计算机外围例如硬盘和路由器。在2009年，ARM占嵌入式32bit RISC处理器总量超过90%。

ARM经营模式：IP出售

ARM Holdings 是全球领先的半导体知识产权 (IP) 提供商，并因此在数字电子产品的开发中处于核心地位。ARM 公司的总部位于英国剑桥，它拥有 1700 多名员工，在全球设立了多个办事处，其中包括比利时、法国、印度、瑞典和美国的设计中心。

ARM的经营模式在于出售其半导体知识产权核心（IP core），授权厂家依照设计制作出建构于此核的单片机和中央处理器。也就是ARM自己不制造芯片，将其技术知识产权（IP）授权给世界上许多著名的半导体厂，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、飞利浦、Atmel、Broadcom、Cirrus Logic、Freescale等，具体的ARM芯片是授权厂家制作。

ARM处理器由ARM公司开发或者ARM公司授权。由ARM Holdings开发的优秀的ARM处理器，包括ARM7，ARM9，ARM11和Cortex。由ARM授权开发的有AppliedMicro X-Gene，DEC StrongARM，Freescale i.MX，Marvell （Intel买给Marvell） XScale，Nvidia Tegra，ST-Ericsson Nova和NovaThor,，Qualcomm Snapdragon，Texas Instruments OMAP产品线，三星Hummingbird，以及Apple A4和A5。（注意，这里是讲开发，不是讲生产，ARM自己不生产）

ARM 的商业模式主要涉及 IP 的设计和许可，而非生产和销售实际的半导体芯片。公司向合作伙伴（包括世界领先的半导体公司和系统公司）授予 IP 许可证。这些合作伙伴可利用 ARM 的 IP 设计创造和生产片上系统设计，但需要向 ARM 支付原始 IP 的许可费用并为每块生产的芯片或晶片交纳版税。除了处理器 IP 外，公司还提供了一系列工具、物理和系统 IP 来优化片上系统设计。

正因为 ARM 的 IP 多种多样以及支持基于 ARM 的解决方案的芯片和软件体系十分庞大，全球领先的原始设备制造商 (OEM) 都在广泛使用 ARM 技术，应用领域涉及手机、数字机顶盒以及汽车制动系统和网络路由器。当今，全球 95% 以上的手机以及超过四分之一的电子设备都在使用 ARM 技术。

一些历史

1981：Acorn开始相关的计划。

1983：正式的Acorn RISC Machine project于1983.10月启动。这个团队由Roger Wilson和Steve Furber带领，着手开发一种新架构，类似高级的MOS Technology 6502处理器。6502的内存访问架构允许开发者生产更快的机器而无需直接直接访问硬件内存。

1985：ARM1。ARM合作伙伴VLSI公司，在1985.4.26生产第一款ARM芯片，称为ARM1。这是Acorn Computer Group 开发出全球第一款商业 RISC 处理器。

1986：ARM2。首颗"真正"的产能型ARM2于1986年量产。

1987：Acorn 的 ARM 处理器作为低成本 PC 的第一款 RISC 处理器亮相。

ARM2具有32位的数据总线、26位的寻址空间，27个32位的寄存器，并提供64 Mbyte的寻址范围与16个32-bit的暂存器。程序计数器限制为24bit，因为这个32bit的寄存器其前面6 bits和后面2 bits用来保存处理器状态标记（Processor Status Flags）。ARM2可能是全世界最简单实用的32位微处理器，其仅容纳了30,000个晶体管（相较于Motorola六年后的68000其包含了68,000颗）。之所以精简的原因在于它不含微码（这大概占了68000晶体管的1/4至1/3），而与当时大多数的CPU相同，它没有包含任何的高速缓存。这个精简的特色使它只需消耗很少的电能，却能发挥比 Intel 80286 更好的性能。后继的处理器ARM3更备有4KB的高速缓存，使它能发挥更佳的性能。

在1980年代晚期，苹果电脑开始与Acorn电脑合作开发新版的ARM核心。

1990：将设计团队另组成一间名为安谋国际科技（Advanced RISC Machines Ltd.）的新公司。也基于这原因，使得ARM有时候反而称作Advanced RISC Machine而不是Acorn RISC Machine。由于其母公司ARM Holdings plc于1998年的伦敦证券交易所和NASDAQ挂牌上市[1]，使得Advanced RISC Machines成了ARM Ltd旗下拥有的产品。Advanced RISC Machines (ARM) 无需 Acorn 和 Apple Computer 提供合作，即可独立制定新的微处理器标准章程。

1991：ARM6，RM 推出第一款嵌入式 RISC 核心，即 ARM6 解决方案。首版的式样在1991年发布。苹果电脑使用ARM6架构的ARM 610来当作他们Apple Newton PDA的基础。

在这些变革之后，内核部份却大多维持一样的大小。ARM2有30,000颗晶体管，但ARM6却也只增长到35,000颗。主要概念是以ODM的方式，使ARM核心能搭配一些选配的零件而制成一颗完整的CPU，而且可在现有的晶圆厂里制作并以低成本的方式达到很大的性能。

1993：ARM 推出 ARM7 核心

1995：ARM 发布 Thumb 架构扩展，以在 16 位系统成本的基础上提供 32 位的 RISC 性能，并且提供业界领先的代码密度

1997：发布 ARM9TDMI 系列。

1998：ARM 开发了可合成的 ARM7TDMI 核心版本

1999：ARM 发布可合成的 ARM9E 处理器，提高了信号的处理能力

2001：ARM 发布新型 ARMv6 架构，ARM 在 32 位嵌入式 RISC 微处理器市场的份额已增至 76.8%

2002：ARM 发布 ARM11 微架构，ARM 宣布到目前为止已销售 10 亿多颗微处理器核

2003：成立了 ARM Connected Community，发布 TrustZone 技术，该技术为 ARM 核心提供了一个安全平台

2004：ARM 发布基于 ARMv7 架构的 Cortex 处理器系列。同时发布作为新型处理器系列中首款的 ARM Cortex-M3；ARM 发布作为新型 Cortex 处理器内核系列中首款的 Cortex-M3 处理器；发布第一款集成多处理器，即 MPCore 多处理器。

2005：ARM 发布 Cortex-A8 处理器

2007：发布了 ARM Cortex-M1 处理器，它是第一款专为 FPGA 中的实现设计的 ARM 处理器，ARM 推出 Cortex-A9 处理器以实现可扩展性能和低功耗设计。

2008：ARM Mali-200 GPU 全球第一个实现在 1080p HDTV 分辨率下符合 Khronos Open GL ES 2.0 标准的产品。

2009：ARM 宣布实现具有 2GHz 频率的 Cortex-A9 双核处理器

2010：ARM 为实现高性能的数字信号控制推出了 Cortex-M4 处理器。