ARM架构在移动设备中的成功源于其早期的发展积累。在ARM Cortex-A系列处理器成为智能手机主流之前，ARM已经有了相当丰富的发展历程。本文将介绍ARM架构的起源、早期发展的重要里程碑，以及这些基础如何为后续的Cortex-A系列处理器铺平了道路。
ARM 剑桥中心
1. ARM的起源与诞生
ARM（Advanced RISC Machines）的故事可以追溯到1980年代早期。当时，英国的Acorn Computers正在为家用电脑寻找一种高效的处理器。Acorn意识到传统的复杂指令集计算（CISC）架构处理器（如Intel的x86）性能有限且功耗高，于是他们决定采用精简指令集计算（RISC）的理念，设计一个简单而高效的处理器。
- ARM1：
- 1985年，Acorn推出了ARM1，这是世界上首款商业化的RISC处理器之一。ARM1使用简单的指令集，使得设计更简洁，功耗更低。
- 虽然ARM1并未大规模应用，但它验证了RISC架构在低功耗和高效能方面的潜力。
用于 BBC Micro 的 ARM1 处理器
- ARM2：
- 1987年，ARM2诞生，成为了Acorn Archimedes电脑的核心。相比ARM1，ARM2性能更强，并且仍保持着极低的功耗。
- ARM2的重要特性之一是其简洁的设计，只使用了3万多个晶体管（相比之下，当时的Intel处理器需要10万多个晶体管），这使得ARM处理器在成本和能效方面具有显著优势。
2. ARM6：重要的技术转折点
在ARM7之前，ARM6是ARM架构发展的一个关键节点。ARM6系列的推出标志着ARM从早期的实验性设计向更加成熟的商业化应用迈出了重要一步。
- ARM6：
- ARM6系列是在1991年推出的，是ARM首次进入更广泛的商业市场的重要尝试。这一架构在技术上做了很多改进，包括更高效的流水线设计和更精确的指令执行控制。
- ARM6被成功应用于Apple的Newton PDA，这是早期个人数字助理设备之一。Newton的推出标志着ARM架构从嵌入式系统向更复杂的便携设备过渡，为后来的移动设备应用奠定了基础。
- ARM6还启用了更好的功耗管理，使得它在处理性能和能效之间取得了良好的平衡，成为了RISC架构在低功耗设备中应用的经典案例。
通过ARM6的成功，ARM公司不仅验证了RISC架构在便携设备中的可行性，还为后续的ARM7及其后的系列处理器铺平了技术和市场的道路。
ARM610 微处理器的芯片dieshot
3. 进入嵌入式市场：ARM7和ARM9
在推出ARM6之后，ARM架构的优势逐渐被嵌入式市场所认识。与个人电脑相比，嵌入式设备对低功耗和高效能的需求更为强烈，这为ARM提供了绝佳的发展机会。
- ARM7TDMI：
- 1990年代，ARM推出了ARM7TDMI，这成为了ARM历史上最成功的处理器之一。ARM7TDMI以低功耗和高效能著称，广泛应用于各种嵌入式设备，包括功能手机、汽车电子和微控制器。
- ARM7采用了“Thumb”指令集技术，使得它能够在保留32位处理器性能的同时，使用更少的指令空间。这种灵活性让ARM7非常适合资源有限的嵌入式环境。
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- ARM9：
- 随着市场对处理器性能的需求增加，ARM推出了ARM9系列。ARM9拥有更高的时钟频率和改进的流水线设计，在保持低功耗的同时，显著提升了性能。
- ARM9系列处理器被应用在更高级的设备上，包括早期的个人数字助理（PDA）、多媒体播放器和功能手机。
4. ARM11：智能手机的起点
在进入21世纪后，移动通信技术飞速发展，手机逐渐从功能简单的通讯工具变成了多媒体设备。这个时期对处理器的需求急剧增加，这为ARM提供了更多的机会。
- ARM11：
- 2003年，ARM发布了ARM11系列处理器。ARM11是ARM架构在智能手机市场中的第一个里程碑，它支持对称多处理（SMP），可以处理更多任务并带来更流畅的用户体验。
- ARM11还引入了Jazelle技术，使其能够高效执行Java字节码，这对当时许多移动应用非常重要。iPhone的初代产品和诺基亚的一些智能手机均采用了ARM11处理器。
- ARM11的成功标志着ARM架构正式进入智能手机领域，为Cortex-A系列的发展奠定了基础。
配备 Broadcom BCM2835 的 Raspberry Pi B+
5. ARM架构成功的原因
ARM能够在竞争激烈的处理器市场中脱颖而出，有几个关键原因：
- 低功耗设计：RISC架构本身简单高效，再加上ARM的优化设计，使得处理器在执行相同任务时耗能更少。对于移动设备和嵌入式设备来说，这种低功耗特性是非常重要的。
- 灵活的授权模式：ARM采用IP授权的商业模式，将设计授权给芯片制造商。这种模式使得像高通、联发科、三星、苹果等公司可以基于ARM设计开发自己的处理器，从而丰富了市场生态。
- 持续的技术创新：从ARM1到ARM11，每一代架构都在不断改进和优化，适应不同市场的需求，这种持续创新为后续的Cortex系列奠定了良好的技术基础。
初出茅庐
在ARM Cortex-A系列处理器大放异彩之前，ARM已经通过多年的技术积累和市场探索奠定了坚实的基础。从最初的简单RISC架构，到为嵌入式市场量身定制的ARM7和ARM9，再到智能手机时代的ARM11，ARM逐渐在低功耗、高效能和灵活性之间找到了独特的平衡点。这种发展路径不仅使ARM在嵌入式和移动市场中占据了重要地位，也为后续Cortex-A系列的推出铺平了道路。
在接下来的文章中，我们将进一步探讨ARM Cortex-A系列的发展历程，看看它是如何借助前几代技术积累，从而引领现代智能手机SoC的潮流。希望通过这个系列文章，能让大家更全面地理解ARM架构的演变及其在移动SoC市场中的成功之道。