ARM公司既不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只出售芯片技術(shù)授權(quán)。卻做到了在手持設(shè)備市場上占有90%以上的份額。軟銀在2016年耗資300多億美元拿下ARM，使得本來就大紅大紫的ARM公司，再一次竄到了業(yè)界人士的面前。ARM這家不生產(chǎn)芯片卻也能數(shù)錢數(shù)到手抽筋的公司到底有著怎樣的發(fā)展史。1978年，CPU公司悄悄在英國劍橋誕生。

這個CPU指的不是電腦里面的CPU芯片，而是跟它有一樣字母的公司，可能很多人并不是很熟悉。

Central Processing Unit，中央處理器

CPU公司的全稱：Cambridge Processor Unit，字面意思是“劍橋處理器單元”。

CPU公司的創(chuàng)始人：奧地利籍物理學博士Hermann Hauser和他的朋友，英國工程師Chris Curry。

Hermann Hauser和Chris Curry

發(fā)展應該是這樣的↓

1978

Hermann Hauser 和 Chris Curry等人創(chuàng)立了Acorn計算機公司。

1982

Acorn計算機公司推出了BBC Micro計算機，這是歐洲第一臺暢銷的個人計算機。

1985

Acorn與合作伙伴推出了ARM1芯片，以此作為其未來個人計算機的中樞。

1990

蘋果公司投資ARM，以保證其Newton手持計算機的芯片供應，這個不切實際的設(shè)備以失敗而告終。

1998

諾基亞基于ARM設(shè)計的暢銷幫助它成了全世界最大的手機生產(chǎn)商。

…………

不過~

CPU公司成立之后，主要從事電子設(shè)備設(shè)計和制造的業(yè)務。他們接到的第一份訂單，是制造賭博機的微控制器系統(tǒng)。。。

這個微控制器系統(tǒng)被開發(fā)出來后，稱之為Acorn System 1。

Acorn System 1

1979年，這家公司給自己換了個名字——Acorn Computer Ltd。

Acorn是什么意思？橡子。

Acorn Computer Ltd公司的商標里面就有一個橡子。

沒錯，就是冰河世紀里面，那只松鼠一直在追的那個東東。

關(guān)于Acorn，還有一個有趣的說法，就是因為他們想在電話黃頁里排在Apple（蘋果）公司的前面……

在Acorn System 1之后，他們又陸續(xù)開發(fā)了System 2、3、4，還有面向消費者的盒式計算機——Acorn Atom。

Acorn Atom

到了1981年，公司迎來了一個難得的機遇——英國廣播公司BBC打算在整個英國播放一套提高電腦普及水平的節(jié)目，他們希望Acorn能生產(chǎn)一款與之配套的電腦。

這個計劃非常宏大，英國政府也參與其中（購機費的一半將由政府資助），電腦一旦采購，將進入英國的每一間教室。

接下這個任務之后，Acorn就開始干了起來。

結(jié)果，很快他們就發(fā)現(xiàn)，自己產(chǎn)品的硬件設(shè)計并不能滿足需求。當時，中央處理器的發(fā)展潮流，正在從8位變成16位。Acorn并沒有合適的芯片可以用。

起初，他們打算使用美國國家半導體和摩托羅拉公司的16位芯片。但是，經(jīng)過評估后，他們發(fā)現(xiàn)了兩個缺陷：

第一

芯片的執(zhí)行速度有點慢，中斷的響應時間太長。

第二

售價太貴，一臺500英鎊的電腦，處理器芯片就占到100英鎊。

他們打算去找當時如日中天的英特爾（Intel），希望對方提供一些80286處理器的設(shè)計資料和樣品。但是，卻遭到了拒絕。

備受打擊的Acorn公司，一氣之下決定自己干，自己造芯片。（嗯，這個橋段好像很熟悉……）

當時，Acorn公司的研發(fā)人員從美國加州大學伯克利分校找到了一個關(guān)于新型處理器的研究——簡化指令集，恰好可以滿足他們的設(shè)計要求。

在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的艱苦奮斗，來自劍橋大學的計算機科學家Sophie Wilson和Steve Furber最終完成了微處理器的設(shè)計。

Sophie Wilson和Steve Furber

前者負責指令集開發(fā)，后者負責芯片設(shè)計。

對于這塊芯片，Acorn給它命名為Acorn RISC Machine。

嗯，這就是大名鼎鼎的“ARM”三個字母的由來。

Acorn是公司名稱，Machine是機器，那RISC是什么意思呢？

RISC的全稱是"精簡指令集計算機"（reducedinstructionset computer），它支持的指令比較簡單，所以功耗小、價格便宜，特別適合移動設(shè)備。早期使用ARM芯片的典型設(shè)備，就是蘋果公司的牛頓PDA。

注意：

前方灰色字體高能預警

非技術(shù)控請直接跳過

這里解釋一下，到底“簡化指令集”有什么意義。

它是相對于“復雜指令集（CISC，complex instruction set computer）”的一個概念。

早期的處理器都是CISC架構(gòu)（包括英特爾的處理器），隨著時間推移，有越來越多的指令集加入。由于當時編譯器的技術(shù)并不純熟，程序都會直接以機器碼或是組合語言寫成，為了減少程序的設(shè)計時間，逐漸開發(fā)出單一指令，復雜操作的程序代碼。設(shè)計師只需寫下簡單的指令，再交給CPU去執(zhí)行。

但是后來有人發(fā)現(xiàn)，整個指令集中，只有約20％的指令常常會被使用到，大約占了整個程序的80％；剩余80％的指令，只占了整個程序的20％。（典型的二八原則）

于是，1979年美國加州大學伯克利分校的David Patterson教授提出了RISC的想法，主張硬件應該專心加速常用的指令，較為復雜的指令則利用常用的指令去組合。

1985年10月，英特爾發(fā)布了80386。在80386面前，ARM1就只有被吊打的份了。

Intel 80386

32位，27.5萬個晶體管，頻率為12.5MHz，后提高到33MHz

讓ARM直接在性能上和x86系列硬杠，顯然是不現(xiàn)實的。ARM有意無意地選擇了與Intel不同的設(shè)計路線——Intel持續(xù)邁向x86高效能設(shè)計，ARM則專注于低成本、低功耗的研發(fā)方向。

扯遠了，繼續(xù)回來說BBC要的那款電腦。

前面說了，BBC在1981年就提出需求，如果等到1985年ARM1出來，那豈不是黃花菜都涼了？

所以，在ARM1問世之前，Acorn其實已經(jīng)提供了解決方案給BBC。

當時，Acorn的電腦，臨時采用了MOS 6502處理器（由MOS科技研發(fā)的8位微處理器）。

MOS 6502處理器

這款電腦一開始取名Proton，后來被改名為BBC Micro。

BBC Micro

到了 1984 年，大約80%的英國學校都配有這款電腦。Acorn公司徹底在大英帝國老百姓面前刷了一把存在感。

后來，ARM處理器被研發(fā)出來之后，用在了BBC Micro的后續(xù)型號中。

BBC Micro電腦里面的ARM芯片

在ARM1之后，Acorn陸續(xù)推出了好幾個系列，例如ARM2，ARM3。

時間又繼續(xù)往前推移。

1990年11月27日，Acorn公司正式改組為ARM計算機公司。蘋果公司出資150萬英鎊，芯片廠商VLSI出資25萬英鎊，Acorn本身則以150萬英鎊的知識產(chǎn)權(quán)和12名工程師入股。

LOGO可以說是相當簡潔了

注意：這里的ARM是公司名稱，不是芯片名稱。這個ARM的完全拼寫也不一樣，是Advanced RISC Machines。

前面的芯片名稱：AcornRISC Machine

現(xiàn)在的公司名稱：AdvancedRISC Machines

盡管如此，ARM的起步還是比較寒酸。他們最開始的辦公地點，是一個谷倉……

不過，谷倉的內(nèi)部環(huán)境還算不錯。

在成立后的那幾年，ARM業(yè)績平平，工程師們也人心惶惶，害怕隨時都會失業(yè)。

在這個情況下，ARM決定改變他們的產(chǎn)品策略——他們不再生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)而以授權(quán)的方式，將芯片設(shè)計方案轉(zhuǎn)讓給其他公司，即“Partnership”開放模式。

沒想到正是這種模式，開創(chuàng)了屬于ARM的全新時代。

ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)處理器擴展到世界范圍，占據(jù)了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

重點來啦~

ARM所采取的是IP（Intellectual Property，知識產(chǎn)權(quán)）授權(quán)的商業(yè)模式，收取一次性技術(shù)授權(quán)費用和版稅提成。

具體來說，ARM有三種授權(quán)方式：處理器、POP以及架構(gòu)授權(quán)。

處理器授權(quán)是指授權(quán)合作廠商使用ARM設(shè)計好的處理器，對方不能改變原有設(shè)計，但可以根據(jù)自己的需要調(diào)整產(chǎn)品的頻率、功耗等。

POP（processor optimization pack，處理器優(yōu)化包）授權(quán)是處理器授權(quán)的高級形式， ARM出售優(yōu)化后的處理器給授權(quán)合作廠商，方便其在特定工藝下設(shè)計、生產(chǎn)出性能有保證的處理器。

架構(gòu)授權(quán)是ARM會授權(quán)合作廠商使用自己的架構(gòu)，方便其根據(jù)自己的需要來設(shè)計處理器（例如后來高通的Krait架構(gòu)和蘋果的Swift架構(gòu)，就是在取得ARM的授權(quán)后設(shè)計完成的）。

所以，授權(quán)費和版稅就成了ARM的主要收入來源。除此之外，就是軟件工具和技術(shù)支持服務的收入。

對于半導體公司來說，授權(quán)費和版稅到底有多少呢？一次性技術(shù)授權(quán)費用在100萬-1000萬美元之間，版稅提成比例一般在1%-2%之間。

正是ARM的這種授權(quán)模式，極大地降低了自身的研發(fā)成本和研發(fā)風險。它以風險共擔、利益共享的模式，形成了一個以ARM為核心的生態(tài)圈，使得低成本創(chuàng)新成為可能。

當ARM提出這種合作模式之后，開始了嘗試：

1991年，ARM將產(chǎn)品授權(quán)給英國GEC Plessey半導體公司。

1993年，ARM將產(chǎn)品授權(quán)給Cirrus Logic和德州儀器（Texas Instruments，TI）。

與德州儀器的合作，給ARM公司帶來了重要的突破。而且，也給ARM公司樹立了聲譽，證實了授權(quán)模式的可行性。

此后，越來越多的公司參與到這種授權(quán)模式中，與ARM建立了合作關(guān)系。其中就包括三星、夏普等公司。

在此基礎(chǔ)上，ARM堅定了授權(quán)模式的決心，并著手設(shè)計更多性價比高的產(chǎn)品。

1993年，蘋果公司推出了一款新型掌上電腦產(chǎn)品——Newton。ARM公司開發(fā)的ARM6芯片被用于該產(chǎn)品之中。

Apple Newton Message Pad

現(xiàn)在被認為是PDA和智能手機的鼻祖

但是很遺憾，因為Newton技術(shù)過于超前，加上一些用戶體驗上的缺陷，所以未能被市場接受，后來以失敗告終。

但ARM積累了經(jīng)驗，繼續(xù)改良技術(shù)。沒過多久，ARM迎來了自己的黃金機遇——移動電話時代來臨了。

ARM首先迎來了一個大客戶——諾基亞Nokia。

當時，諾基亞被建議在即將推出的GSM手機上使用德州儀器的系統(tǒng)設(shè)計，而這個設(shè)計是基于ARM芯片的。

因為內(nèi)存空間的問題，諾基亞一開始對ARM是拒絕的。

為此，ARM專門開發(fā)出16位的定制指令集，縮減了占用的內(nèi)存空間。

就這樣，諾基亞6110成為了第一部采用ARM處理器的GSM手機，上市后獲得了極大的成功。

Nokia 6110，相信有不少人用過或見過

ARM后來又跟著推出了ARM7等一系列芯片，授權(quán)給超過165家公司。隨著移動手機的井噴式普及，ARM賺得盆滿缽滿，不亦樂乎。

1998年4月17日，業(yè)務飛速發(fā)展的ARM控股公司，同時在倫敦證交所和納斯達克上市。

ARM在納斯達克上市

在ARM公司上市之后，處于后喬布斯時代的蘋果公司，逐步賣掉了所持有的ARM股票，把資金投入到ipod產(chǎn)品的開發(fā)上。

鑒于蘋果研究人員對ARM芯片架構(gòu)非常熟悉，ipod也繼續(xù)使用了ARM芯片。

Apple ipod

眾所周知，在喬幫主的帶領(lǐng)下，ipod取得了巨大的商業(yè)成功。

這還沒完，2007年，真正的劃時代產(chǎn)品出現(xiàn)了。

那就是iPhone。

蘋果iPhone的出現(xiàn)，徹底顛覆了移動電話的設(shè)計，開啟了全新的時代。

第一代iPhone，使用了ARM設(shè)計、三星制造的芯片。

Iphone的熱銷，App Store的迅速崛起，讓全球移動應用徹底綁定在ARM指令集上。

緊接著，2008年，谷歌推出了Android（安卓）系統(tǒng)，也是基于ARM指令集。

至此，智能手機進入了飛速發(fā)展階段，ARM也因此奠定了在智能手機市場的霸主地位。

同年，ARM芯片的出貨量達到了一百億顆。

微軟公司（2011年）宣布，下一版Windows將正式支持ARM處理器。這是計算機工業(yè)發(fā)展歷史上的一件大事，標識著x86處理器的主導地位發(fā)生動搖。

想必英特爾一定是連腸子都悔青了。

其實，正是英特爾一步一步將ARM送上了如今無法取代的位置。90年代，高通想和英特爾合作，英特爾認為手機市場太小，拒絕了合作。后來，蘋果的第一代iPhone一開始也想和英特爾合作，英特爾還是以相同的理由拒絕了。結(jié)果，移動設(shè)備市場被英特爾拱手讓人，現(xiàn)在想追也追不回來了。

2010年6月中，蘋果公司向ARM董事會表示有意以85億美元的價格收購ARM公司，但遭到ARM董事會的拒絕。

2016年7月18日，曾經(jīng)投資阿里巴巴的孫正義和他的日本軟銀集團，以243億英鎊（約309億美元）收購了ARM集團。

孫正義

至此，ARM成為軟銀集團旗下的全資子公司。不過，軟銀集團表示，不會干預或影響ARM未來的商業(yè)計劃和決策。

這里要講一下ARM的技術(shù)及產(chǎn)品系列

注意：

前方灰色字體高能預警第2次

非技術(shù)控請直接跳過

ARM公司主要設(shè)計ARM系列AISC處理器內(nèi)核，它不生產(chǎn)芯片，只提供IP核。先以一個例子解釋一下架構(gòu)、核、處理器和芯片：S3C2440，這是一款SoC芯片，注意，它不是cpu，2440和我們熟知的51單片機有點類似，都屬于嵌入式，嵌入式的發(fā)展到目前經(jīng)歷了三個階段，分別是SCM、MCU、SoC。51屬于SCM或MCU，而2440就屬于SoC了，先來看看51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以簡單的分成兩部分：cpu和外設(shè)。再來看2440的：

中間的那個arm920t就是它的處理器，處理器和核在我看來在這里是一個概念，只不過一個是硬概念，一個是軟概念。這里的920t就既是處理器又是核。而三星做的就是除了這個cpu外其他的東西。

那架構(gòu)呢？再來看一張圖。

其中左側(cè)的就是架構(gòu)，右側(cè)的是處理器，也可以叫核。arm首個最成功的cpu是ARM7TDMI，是基于ARMv4的。ARM架構(gòu)包含了下述RISC特性：

讀取/儲存 架構(gòu)

不支援地址不對齊內(nèi)存存取（ARMv6內(nèi)核現(xiàn)已支援）

正交指令集（任意存取指令可以任意的尋址方式存取數(shù)據(jù)Orthogonal instruction set）

大量的16 × 32-bit 寄存器陣列（register file）

固定的32 bits 操作碼（opcode）長度，降低編碼數(shù)量所產(chǎn)生的耗費，減輕解碼和流水線化的負擔。

大多均為一個CPU周期執(zhí)行。不同版本的架構(gòu)會有所調(diào)整。

和三星相同的其他和arm合作的各大廠商通常會把它的CPU和各類外圍IP都放到一起，然后自己拿著圖紙去流片，生產(chǎn)出來的也是一個正方形，下面有很多引腳，這個東西不僅包含了CPU，還包含了其他的控制器，這個東西就叫做SOC(system on chip)。從英文來看，所謂的四核SOC什么的，本意就不是單指CPU，而是四核系統(tǒng)。

所以目前各大廠商所做的事情，就是買來ARM的授權(quán)，得到ARM處理器的源代碼，而后自己搞一些外圍IP(或者買或者自己設(shè)計)，組成一個SOC后，去流片。不同的SOC，架構(gòu)不同(就是CPU如何和IP聯(lián)系起來，有的以總線為核心，有的以DDR為核心)，所以，海思是擁有自主產(chǎn)權(quán)的SOC架構(gòu)。可是，無論任何廠商，再怎么折騰，都沒有怎么動過CPU，ARM核心就好好的呆在那里，那就是中央處理器。

目前ARM的產(chǎn)品天梯：

ARM命名規(guī)則：

第一個數(shù)字：系列名稱：eg.ARM7、ARM9

第二個數(shù)字：Memory system

2：帶有MMU

4：帶有MPU

6：無MMU與MPU

第三個數(shù)字：Memory size

0：標準Cache（4-128k）

2：減小的Cache

6：可變的Cache

第四個字符：

T：表示支持Thumb指令集

D：表示支持片上調(diào)試（Debug）

M：表示內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier）

I ：支持片上斷點和調(diào)試點

E：表示支持增強型DSP功能

J ：表示支持Jazelle技術(shù)，即Java加速器

S：表示全合成式

總之，ARM之所以能有今天的地位，既有外部的機遇因素，也有內(nèi)部的戰(zhàn)略因素。

他們選擇了一條和英特爾截然相反的道路。英特爾一直以來堅持的是重資產(chǎn)的、封閉的全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)模式，而ARM是輕資產(chǎn)的、開放的合作共贏模式。

對ARM來說，合作伙伴的成功就意味著自己的成功。與ARM開展業(yè)務往來的每家公司均與ARM建立了“雙贏”的共生關(guān)系。

ARM 合作社區(qū)包含 1200 多位伙伴

ARM在低功耗方面的DNA，剛好趕上了移動設(shè)備爆發(fā)式發(fā)展的時代，最終造就了它的輝煌。ARM公司的高性能、低耗能的RISC微處理器目前占據(jù)了手機處理器90%的市場份額，平板電腦處理器80%的市場份額，上網(wǎng)本處理器30%的市場份額。

ARM成為主流，恐怕指日可待。難怪有人驚呼，Intel公司將被擊敗！ARM微處理器核技術(shù)廣泛應用于便攜式通信產(chǎn)品、手持運算、多媒體和嵌入式解決方案等領(lǐng)域，已成為RISC的標準。

ARM的故事告訴我們：

1 人被逼急了，什么都干得出來

2 你一直自以為的弱點，很可能是你的優(yōu)點

3 如果你干不過你的對手，就想辦法團結(jié)更多的朋友