ARM芯片的发展历史 部分内容来自：作者：同步蓝链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/来源：知乎 1、ARM的发展历程1.1 Acorn的起源 1978年，或许是命运的安排，32岁的工程师克里斯·库里与30岁的赫尔曼·豪瑟相遇，两人志向相投，在当年的12月5日，他们共同创办了CPU公司『Cambridge Processor Unit』。（剑桥处理器单）。 在创建初期，公司主要从事当地市场的电子设备设计和制造的业务。当年因为黑客们策划了入侵赌博机，牟取了巨额的利润。于是当地就有公司找到CPU公司，请他们重新设计一款适用于赌博机的微处理器控制器，以阻止黑客入侵。于是在1979年3月，『Acorn System 1』被发明了出来了，样子有点像现代的树莓派。其核心是6502 CPU，频率为1mhz，内存刚刚超过1K，输入是通过一个25键键盘和一个小型 LED 显示屏。 在这款产品取得了成功后，他们给公司换了个名字，据说为了让公司名比Apple（苹果）公司更早出现在字母排序的黄页名单上，将公司名改为了『Acorn Computer Ltd』（橡果电脑有限公司）。1.2 Acorn的机遇 1981年，公司迎来了一个难得的机遇——英国广播公司BBC打算在整个英国播放一套提高电脑普及水平的节目，他们希望Acorn能生产一款与之配套的电脑。接下这个任务之后，Acorn就开始干了起来。结果，很快他们就发现，自己产品的硬件设计并不能满足需求。当时，中央处理器的发展潮流，正在从8位变成16位。Acorn并没有合适的芯片可以用。 起初，他们打算使用美国国家半导体和摩托罗拉公司的16位芯片。但是，经过评估后，他们发现芯片的执行速度有点慢，中断的响应时间太长且成本太高，不合预期。他们便去找当时如日中天的英特尔（Intel），希望对方提供一些80286处理器的设计资料和样品。但是，却遭到了拒绝，一气之下决定自己干，自己造芯片。在此基础上，经过多年的艰苦奋斗，来自剑桥大学的计算机科学家Sophie Wilson和Steve Furber最终完成了微处理器的设计。 对于这块芯片，Acorn给它命名为Acorn RISC Machine，这就是大名鼎鼎的“ARM芯片”的由来。RISC的全称是”精简指令集计算机”（reducedinstructionset computer），它支持的指令比较简单，所以功耗小、价格便宜，特别适合移动设备。1.3 ARM公司的成立转型与崛起在ARM1之后，Acorn陆续推出了好几个系列，例如ARM2，ARM3。时间又继续往前推移，在1990年11月27日，Acorn公司正式改组为ARM计算机公司。在成立后的那几年，ARM业绩平平，在这个情况下，ARM决定改变他们的产品策略——他们不再生产芯片，转而以授权的方式，将芯片设计方案转让给其他公司。随后与德州仪器的合作，给ARM公司带来了重要的突破，证实了授权模式的可行性。正是这种模式，开创了属于ARM的全新时代。2、ARM芯片的发展历程2.1 ARM芯片概述 ARM产品的分类方式有几种，可以按照冯若依曼结构和哈佛结构分类，也可以按照ARMv1、ARMv2、ARMv3、ARMv4等构架来分类。然而从1983年开始，ARM内核共有ARM1、ARM2、ARM6、ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Cortex以及对应的修改版或增强版组成，越靠后的内核，初始频率越高、架构越先进，功能也越强。目前移动智能终端中常见的为ARM11和Cortex内核。2.2 ARM系列芯片 Ø ARM7微处理器系列 1994年推出，使用范围最广的 32 位嵌入式处理器系列。 0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯诺依曼结构。ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、带有高速缓存处理器宏单的ARM720T。该系列处理器提供Thumb 16位压缩指令集和EmbededICE软件调试方式，适用于更大规模的SoC设计中。ARM7TDMI基于ARM体系结构V4版本，是目前低端的ARM核。 Ø ARM9微处理器系列 ARM9采用哈佛体系结构，指令和数据分属不同的总线，可以并行处理。在流水线上，ARM7是三级流水线，ARM9是五级流水线。由于结构不同，ARM7的执行效率低于ARM9。基于Arm9内核的处理器，是具有低功耗，高效率的开发平台。广泛用于各种嵌入式产品。它主要应用于音频技术以及高档工业级产品，可以跑Linux以及Wince等高级嵌入式系统，可以进行界面设计，做出人性化的人机互动界面，像一些网络产品和手机产品。Ø ARM9E微处理器系列 ARM9E中的E就是Enhance instrcTIons，意思是增强型DSP指令，说明了ARM9E其实就是ARM9就一个扩充，变种。ARM9E系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案，极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。Ø ARM10E微处理器系列 ARM10E系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案，极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。ARM10E与ARM9E区别在于，ARM10E使用哈佛结构，6级流水线，主频最高可达325MHz，1.35MIPS/HZ。Ø ARM11微处理器系列 ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。该系列主要有ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核型号，分别针对不同应用领域。ARM11的媒体处理能力和低功耗特点，特别适用于无线和消费类电子产品；其高数据吞吐量和高性能的结合非常适合网络处理应用；另外，也在实时性能和浮点处理等方面ARM11可以满足汽车电子应用的需求。2.3 Cortex系列 ARM公司在经典处理器ARM11以后的产品改用Cortex命名，并分成A、R和M三类，旨在为各种不同的市场提供服务。 ARM Cortex-A 系列应用型处理器可向托管丰富OS平台和用户应用程序的设备提供全方位的解决方案，从超低成本手机、智能手机、移动计算平台、数字电视和机顶盒到企业网络、打印机和服务器解决方案。ARM在Cortex-A系列处理器大体上可以排序为：Cortex-A57处理器、Cortex-A53处理器、Cortex-A15处理器、Cortex-A9处理器、Cortex-A8处理器、Cortex-A7处理器、Cortex-A5处理器、ARM11处理器、ARM9处理器、ARM7处理器，再往低的部分手机产品中基本已经不再使用。 ARM Cortex-R实时处理器为要求可靠性、高可用性、容错功能、可维护性和实时响应的嵌入式系统提供高性能计算解决方案。Cortex-R 系列处理器通过已经在数以亿计的产品中得到验证的成熟技术提供极快的上市速度，并利用广泛的 ARM 生态系统、全球和本地语言以及全天候的支持服务，保证快速、低风险的产品开发。 ARM Cortex-M处理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的处理器，这些处理器旨在帮助开发人员满足将来的嵌入式应用的需要。这些需要包括以更低的成本提供更多功能、不断增加连接、改善代码重用和提高能效。Cortex-M 系列针对成本和功耗敏感的MCU和终端应用（如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、大型家用电器、消费性产品和医疗器械）的混合信号设备进行过优化。信号设备进行过优化。 3、总结 如今物联网、汽车电子、人工智能等新兴领域的兴起，给ARM创造了更多的机会。在智能手机已经酒足饭饱且趋于平稳的市场中，ARM也寻求着更多的突破。最近有报道，说三星准备丢开ARM开发RISC-V架构自主CPU内核。莫非这消息透露出随着时间推移，ARM生存空间被压缩？不管怎么，我们还是更期待ARM在更多新兴领域的表现。
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