手機處理器的總設計師:ARM

ARM是英國最頂尖的科技公司之一,它曾經被《福布斯》評選為世界五大最具創新公司之一,全世界超過95%的智能手機和平板電腦都是採用ARM的架構,其中包括蘋果A系列處理器、驍龍、華為麒麟處理器。2014年基於ARM技術的全年全球出貨量是120億顆,2016的出貨量是167億顆,從誕生到2017年之初,基於ARM架構的芯片總量累計950億顆。單單從數量上來說,lntel也只能望塵莫及。

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ARM的起源

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之後,Acorn的發展策略發生了一些轉變,和蘋果一樣,Acorn也研發出了基於6502處理器的個人計算機-BBC微型機,BBC微型機是給英國廣播公司BBC研發的電腦。BBC微型機賣的異常火爆,有多火爆呢?我們看一組數據就知道了,1983年的時候,Acorn的利潤只有4800美元,而從開始銷售BBC微型機開始,Acorn的利潤達到了驚人的13600000美元。12年之後,BBC微型機的銷量達到了150萬臺,這在當時電腦並不普及的年代儼然就是一個奇蹟,這也是ARM最原始的資本積累。

共性:ARM和APPLE都是各自領域老大,他們做的第一款個人電腦都是採用的6502處理器,而且做出的產品都是轟動世界的,且都為他們以後的壯大賺取了豐厚的利潤。ARM和的成功或許與當初採取了穩定、廉價的6502處理器有關吧,如果當時採用的處理器不夠穩定,ARM和做出的產品或許會有太多的bug,以此形成惡性循環,就不會有動輒百萬的銷售量,或許它們會被扼殺在搖籃裡,更不要提現在的iphone了。

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隨著時間的流逝,6502處理器以不能滿足Acorn的要求,而幾乎所有的Acorn項目都是基於6502來實現的,最開始Acorn並不打算自己生產處理器,但是通過對比市場上所有的處理器之後,Acorn發現沒有一款處理器能滿足自己的要求,於是它們決定設計自己的處理器,在1985年,Acorn RISC處理器ARM1研發成功,並且能順利工作,而且這一款處理器是完全通過手工設計的,之後Acorn又研發出了ARM1的升級版。到1987年,第一臺完全基於ARM的計算機Acorn Archimedes正式發佈。

ARM正式成立

當蘋果公司在生產Macintosh的時候,蘋果的高級技術團隊曾聯繫過Acorn,但是由於ARM2的很多指令與Macintosh有衝突,蘋果不得已放棄ARM2,不過ARM卻給蘋果留下了好印象,因為在測試當中,它的功耗相當讓人滿意。幾年之後,蘋果在研發Newton項目的時候再一次找到了Acorn,因為蘋果的Newton對功耗、性能、價格要求都非常嚴格,而Acorn的ARM處理器很符合蘋果的要求,於是Acorn和蘋果的合作開始了,為了更專一研發產品,在蘋果和Acorn等公司雄厚的資金支持之下,決定獨立出一個全新的公司-ARM。終於在1990年,ARM公司成立了,很難想象芯片大佬ARM竟然是一個“90後”。

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ARM架構

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都說華為的麒麟芯片是自己生產的,其實要真的從嚴格意義上來說只是稍作了整合,因為生產一顆芯片需要4個過程:指令集──架構──整合──製程,麒麟的指令集和架構是採用的ARM,所謂的製程就是生產芯片,這個過程華為都交給了臺積電,而華為做的是整合,這個整合需要的技術含量也不高,它只是把ARM的的片內資源和片上外設(屏幕、按鍵等硬件資源)做了定製,也就是我可以按照我的意圖修改芯片的設置了,不要看這個簡單的過程,國內能做到這一步的公司真是鳳毛麟角。

ARM最新內核主要有三個系列,Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。發現了嗎?A、R、M正好和ARM重合。

Cortex-A系列多用於應用與跑操作系統的產品,比如說我們所使用的手機、平板、數碼相機等對計算能力有要求的產品,它的時鐘頻率一般都上G,而且需要海量的內存(RAM),它不同於一般單片機的是,Cortex-A可以處理大量的應用程序,同時還要運行龐大的操作系統,比如安卓、iOS手機操作系統。就目前而言,手機、平板市場已經完全被ARM的Cortex-A內核所統治。至少我現在所知道的所有智能手機皆採用的ARM的架構。

手機處理器的總設計師:ARM

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以ARM為架構的產品涵蓋了我們生活的方方面面,ipad、iPhone、安卓手機、冰箱、空調等凡是你能想到的電子產品裡面幾乎都有ARM的影子。且它的影響力還在不斷擴大,在10年之前或許還不這麼明顯,但是在今天ARM絕對是主流,就說我們做電子研發的吧,學習ARM已經成為了大多數電子工程師的必修課,只要對於稍微要求性能的項目,考慮更多的肯定是ARM處理器(STM32為主)。因為在高性能領域我們用ARM已經習慣了。

小屏幕到大屏幕的進階

lntel曾經試圖進軍移動市場,但都以失敗告終,因為ARM在移動端的地位已經不可撼動,沒有哪一個廠商去冒險採用lntel的處理器,現在lntel已經宣佈徹底退出移動市場。PC端一直是lntel和AMD的天下,但是這種情況或許在2019年發生改變,因為ARM最新架構Cortex-A76是一種全新的架構,相比於前一代(主要應用在手機上如蘋果的A11),提升可以提高35%的性能,且可以支持8K查看體驗。

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最重要的是現在Cortex-A76可以為筆記本電腦提供動力,Cortex-A76在提升35%性能的同時,還節省了40%的能耗,上一代Cortex-A可以拿iPhone X的A11處理器為例來和lntel來做一個比較。

A11秒lntel的i7

基於Cortex-A的A11(ARM)的Geekbench 4跑分結果為:單核跑分最高4274,多核性能最高的是10438。

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而搭載主頻2.3GHz Core i7(lntel)的Macbook Pro跑分為:單核做多4592分,多核最高為9602分。由此可見:ARM架構的處理器已經可以超越lntel了,即使A11在如此低功耗之下,也完全不弱於筆記本上的i7,如果是下一代基於Cortex-A76的芯片(至少比A11提升35%的性能)發佈,我真替lntel堪憂。

手機處理器的總設計師:ARM

如果ARM能在PC端市場分得一杯羹,那麼lntel的芯片行業頭把交椅的位子可能就坐不穩了,到時候ARM就會在所有電子領域全面開花,在芯片領域,ARM或將“一統天下”!


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