ARM的發(fā)展歷程介紹

ARM架構(gòu)，過(guò)去稱(chēng)作進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器(Advanced RISC Machine，更早稱(chēng)作：Acorn RISC Machine)，是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器架構(gòu)，被廣泛地使用在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn)，ARM處理器非常適用于行動(dòng)通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

在今日，ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例，使它成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)之一。ARM處理器可以在很多消費(fèi)性電子產(chǎn)品上看到，從可攜式裝置(PDA、移動(dòng)電話(huà)、多媒體播放器、掌上型電子游戲，和計(jì)算機(jī))到電腦外設(shè)(硬盤(pán)、桌上型路由器)甚至在導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施中都有他的存在。在此還有一些基于ARM設(shè)計(jì)的派生產(chǎn)品，重要產(chǎn)品還包括Marvell的XScale架構(gòu)和德州儀器的OMAP系列。說(shuō)的直白一些，ARM相當(dāng)于移動(dòng)領(lǐng)域的x86,全球有超過(guò)95%的移動(dòng)設(shè)備采用ARM設(shè)計(jì)架構(gòu)的處理器。

1985年，Roger Wilson和Steve Furber設(shè)計(jì)了他們自己的第一代32位、6MHz的處理器，用它做出了一臺(tái)RISC指令集的計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)ARM(Acorn RISC Machine)。這就是第一代ARM處理器 ARM1。隨后，改良版的ARM2也被研發(fā)出來(lái)。ARM2被用在BBC Archimedes 305上。

后來(lái) Acorn 被 Olivetti 收購(gòu)，在 Andy Hopper 的提一下，1990年11月27日，Advanced RISC Machines Ltd.(簡(jiǎn)稱(chēng) ARM)被分拆出來(lái)，正式成為一家獨(dú)立的處理器公司。由蘋(píng)果公司出資150萬(wàn)英鎊，芯片廠商 VLSI 出資25萬(wàn)英鎊，Acorn 本身則以150萬(wàn)英鎊的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和12名工程師入股。公司的辦公地點(diǎn)非常簡(jiǎn)陋，就是一個(gè)谷倉(cāng)。

這個(gè)項(xiàng)目到后來(lái)進(jìn)入“ARM6”，首版的樣品在1991年發(fā)布，然后蘋(píng)果計(jì)算機(jī)使用ARM6架構(gòu)的ARM 610來(lái)當(dāng)作他們Apple Newton產(chǎn)品的處理器。在1994年，艾康計(jì)算機(jī)使用ARM 610做為他們個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的處理器。

ARM產(chǎn)品的分類(lèi)可以按照ARMv1、ARMv2、ARMv3、ARMv4等構(gòu)架來(lái)分類(lèi)。從1983年開(kāi)始，ARM內(nèi)核共有ARM1、ARM2、ARM6、ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Cortex以及對(duì)應(yīng)的修改版或增強(qiáng)版組成，越靠后的內(nèi)核，初始頻率越高、架構(gòu)越先進(jìn)，功能也越強(qiáng)。

ARM7微處理器系列

1994年推出，使用范圍最廣的 32 位嵌入式處理器系列。 0.9MIPS/MHz的三級(jí)流水線和馮諾依曼結(jié)構(gòu)。ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T。該系列處理器提供Thumb 16位壓縮指令集和EmbededICE軟件調(diào)試方式，適用于更大規(guī)模的SoC設(shè)計(jì)中。ARM7TDMI基于ARM體系結(jié)構(gòu)V4版本，是目前低端的ARM核。

ARM9微處理器系列

ARM9采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)分屬不同的總線，可以并行處理。在流水線上，ARM7是三級(jí)流水線，ARM9是五級(jí)流水線。由于結(jié)構(gòu)不同，ARM7的執(zhí)行效率低于ARM9?；贏rm9內(nèi)核的處理器，是具有低功耗，高效率的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。廣泛用于各種嵌入式產(chǎn)品。它主要應(yīng)用于音頻技術(shù)以及高檔工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，可以跑Linux以及Wince等高級(jí)嵌入式系統(tǒng)，可以進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，做出人性化的人機(jī)互動(dòng)界面，像一些網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和手機(jī)產(chǎn)品。

ARM9E微處理器系列

ARM9E中的E就是Enhance instrcTIons，意思是增強(qiáng)型DSP指令，說(shuō)明了ARM9E其實(shí)就是ARM9就一個(gè)擴(kuò)充，變種。ARM9E系列微處理器為可綜合處理器，使用單一的處理器內(nèi)核提供了微控制器、DSP、Java應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案，極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強(qiáng)的DSP處理能力，很適合于那些需要同時(shí)使用DSP和微控制器的應(yīng)用場(chǎng)合。

ARM10E微處理器系列

ARM10E系列微處理器為可綜合處理器，使用單一的處理器內(nèi)核提供了微控制器、DSP、Java應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案，極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強(qiáng)的DSP處理能力，很適合于那些需要同時(shí)使用DSP和微控制器的應(yīng)用場(chǎng)合。ARM10E與ARM9E區(qū)別在于，ARM10E使用哈佛結(jié)構(gòu)，6級(jí)流水線，主頻最高可達(dá)325MHz，1.35MIPS/HZ。

ARM11微處理器系列

ARM公司近年推出的新一代RISC處理器，它是ARM新指令架構(gòu)——ARMv6的第一代設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。該系列主要有ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ三個(gè)內(nèi)核型號(hào)，分別針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域。ARM11的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn)，特別適用于無(wú)線和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品;其高數(shù)據(jù)吞吐量和高性能的結(jié)合非常適合網(wǎng)絡(luò)處理應(yīng)用;另外，也在實(shí)時(shí)性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿(mǎn)足汽車(chē)電子應(yīng)用的需求。

ARM公司在經(jīng)典處理器ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，并分成A、R和M三類(lèi)，旨在為各種不同的市場(chǎng)提供服務(wù)。

ARM Cortex-A 系列應(yīng)用型處理器可向托管豐富OS平臺(tái)和用戶(hù)應(yīng)用程序的設(shè)備提供全方位的解決方案，從超低成本手機(jī)、智能手機(jī)、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)、數(shù)字電視和機(jī)頂盒到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、打印機(jī)和服務(wù)器解決方案。ARM在Cortex-A系列處理器大體上可以排序?yàn)椋篊ortex-A57處理器、Cortex-A53處理器、Cortex-A15處理器、Cortex-A9處理器、Cortex-A8處理器、Cortex-A7處理器、Cortex-A5處理器、ARM11處理器、ARM9處理器、ARM7處理器，再往低的部分手機(jī)產(chǎn)品中基本已經(jīng)不再使用。

ARM Cortex-R實(shí)時(shí)處理器為要求可靠性、高可用性、容錯(cuò)功能、可維護(hù)性和實(shí)時(shí)響應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)提供高性能計(jì)算解決方案。Cortex-R 系列處理器通過(guò)已經(jīng)在數(shù)以?xún)|計(jì)的產(chǎn)品中得到驗(yàn)證的成熟技術(shù)提供極快的上市速度，并利用廣泛的 ARM 生態(tài)系統(tǒng)、全球和本地語(yǔ)言以及全天候的支持服務(wù)，保證快速、低風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

ARM Cortex-M處理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的處理器，這些處理器旨在幫助開(kāi)發(fā)人員滿(mǎn)足將來(lái)的嵌入式應(yīng)用的需要。這些需要包括以更低的成本提供更多功能、不斷增加連接、改善代碼重用和提高能效。Cortex-M 系列針對(duì)成本和功耗敏感的MCU和終端應(yīng)用(如智能測(cè)量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車(chē)和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)性產(chǎn)品和醫(yī)療器械)的混合信號(hào)設(shè)備進(jìn)行過(guò)優(yōu)化。信號(hào)設(shè)備進(jìn)行過(guò)優(yōu)化。