ARM处理器：开放者的逆袭

作者：Vamei 出处：http://www.cnblogs.com/vamei 严禁转载。 

 

1980年，英国BBC电视台策划了一系列关于计算机的电视节目。但导演发现一个问题：怎么给没见过电脑的观众画饼？

 

节目之一"Micro Live"

 

此时，大洋彼岸的苹果公司已经推出适于个人使用的微型电脑。Apple-II电脑在70年代末创造出销售神话，从而开发出个人电脑这个新市场。个人电脑在美国风靡，温吞吞的英国人节奏却慢了一拍。对于英国人来说，计算机还是限于科研、国防、制造领域的高科技设备，和自己的生活没有太大关系。美国舶来的个人电脑都售价不菲。英国人可不想用一年的下午茶来换一台用途不明的机器。这种情况下，无论BBC主持人怎样能说会道，只能凭空想象的电视观众估计也熬不过5分钟。幸好，BBC是英国传媒业的龙头，不会轻易地放弃。BBC公开招标，想要资助一家公司开发便宜的微型计算机。

 

BBC Micro

 

中标的是一家叫艾康的电脑公司（Acorn Computer Company）。按照现在的标准看，艾康电脑很不靠谱。这家公司才成立了两年，规模也很小。艾康的起家业务是给赌博机生产控制器。这些控制器拥有运算和存储组件，勉强算是电脑。但控制器执行的是固定的程序，距离多功能的个人电脑还有相当的距离。就连这家公司的名字都充满山寨气。起“Acorn”这个名字的原因，是因为电话目录的“Acorn”和“Apple”在同一页，又能排在“Apple”的前面。就这样，艾康电脑在电话目录上击败了苹果电脑，赢得不费吹灰之力。就在BBC招标时，艾康电脑正在开发一款个人电脑的原型机，成本也符合BBC的预期。于是，这款原型机被重新命名为BBC Micro。借着电视节目，BBC Micro成为英国最流行的个人电脑。

 索菲·威尔森

虽然赚到了钱，艾康的危机感并没有消除。与英国其他的个人电脑相比，BBC Micro的性能没有太大优势。为了在未来的竞争中胜出，艾康公司想给BBC Micro升级成Intel处理器。但这样做的话，电脑的成本大增，偏离了廉价电脑的定位。最终，公司委任索菲·威尔森领导研发自己的处理器。研发处理区器可不是随便说说的小事。正如威尔森后来回忆，她必须“事先非常仔细地考虑好所有的细节”，才能在苛刻的成本限制下实现处理器性能大提升。1985年，艾康公司给BBC Micro换上了廉价且性能优良的ARM处理器。

 

ARM是“Acorn RISC Machine”的简称。名字中的“RISC”，指的是ARM处理器对精简指令集的支持。这一点上，威尔森站在了Intel的反面。RISC处理器只支持基本的汇编指令，而复杂动作只能通过这些基本指令组合而成。因此，“RISC”的汇编程序需要占用更多的空间，编译起来也比较耗时。但RISC处理器结构简单，制造成本低，运行起来也比较省电。与“RISC”相对应的是“CISC”，即复杂指令集。“CISC”是Intel选择的道路。CISC处理器有很多高级功能，结构也相应复杂很多。打一个比方，RISC处理器就像经济型轿车，便宜、性能一般、只有基础功能。而CISC处理器则是一辆超级跑车，昂贵、性能卓越、有很多附加功能。其实在威尔森之前，大型服务器已经开始使用RISC处理器。这些大型电脑配备有数目众多的处理器。就好像拥有大量汽车的出租车公司，更愿意选择经济型轿车。ARM处理器独到之处，是把RISC处理器引入了低成本的小型设备。

选择超跑

 

凭着ARM处理器，艾康电脑守住了教育电脑市场。BBC Micro销量达到上百万台，直到1994年才彻底停产。但在更广阔的个人电脑市场上，Intel的CISC处理器才是赢家。毕竟，个人电脑逐渐成为家庭娱乐和个人办公的中心。一台个人电脑往往会使用5到7年，而电脑上的软件也会越来越多、越来越耗费资源。为了应对漫长的使用期，用户当然希望自己拥有的是一辆超级跑车。因此，Intel长期霸占个人电脑的市场，只留给竞争对手一点边角料。艾康想扩大份额，只能靠个人电脑之外的应用场景。

 

 

苹果牛顿

 

艾康又一次抱住苹果这棵大树。1990年，艾康公司和苹果公司联合设立ARM公司。ARM公司的设立充满实验性质。公司最初只有12个人，只能在一间谷仓里办公。这个小团队负责开发ARM处理器。苹果将ARM处理器用于新产品——牛顿掌上电脑。牛顿极具创意。其大屏显示和手写识别，直接启发了“商务通”等PDA产品，甚至影响到了iPhone的设计。掌上电脑对性能的要求没有个人电脑那么高，但需要节约使用电池。低功耗的ARM处理器正适合。但牛顿没能拯救ARM。由于售价太高，而关键性的手写功能又充满缺陷，牛顿最终在商业市场上折戟沉沙。ARM的路似乎走到了尽头。

 

 

ARM的合作伙伴

 

为了生存，ARM公司放弃了处理器的生产和销售，走起“歪门邪道”。如果ARM公司是一家饭店，选择既不做饭、又不卖饭，估计第二天就要关张。幸好ARM公司是一家电子公司，还可以卖设计图纸。当然，ARM当然不是自暴自弃地清仓甩卖。它收取一定的费用，把相关设计分享给有能力生产和销售的合作伙伴。合作伙伴生产出的每件ARM处理器，又要付给ARM公司一定的授权费。通过这种授权知识产权模式，ARM省去了生产和销售环节的巨额成本。专注于上游的设计，也能让ARM公司快速地迭代开发。当然，这也是没办法中的办法。Intel这样的霸主，就包揽了从设计到销售的全链条，根本不用像ARM这样委曲求全。

诺基亚6110：贪吃蛇！

 

谁也没想到，ARM开放的合作方式，恰巧弥补了市场上的空缺。很多电子元件厂商都想和Intel竞争处理器市场，但都忌惮Intel的强势，不敢轻易涉入。与ARM公司合作，成了“蜀汉联合、共抗曹魏”的理想策略。反过来，这些厂商上了船，也心甘情愿地为ARM处理器攻城略地。德州仪器公司(Texas Instrument)生产的ARM处理器，就被诺基亚用在红极一时的6110手机上。在低端领域，ARM处理器“够用就好”的原则正好可以控制成本。在专用设备方面，ARM开放的架构允许小型电子厂自由地定制，也因此广受欢迎。不知不觉，ARM处理器收编了诸多细分领域，给自己赢得了生存空间。

 

 

iPhone

 

就在ARM攒足粮草的关键时机，苹果终于发力助攻。乔布斯回归苹果，发布了革命性的iPhone。由于iPhone选用了ARM处理器，所以ARM的市场份额开始狂飙。事实上，Intel曾有机会拿下iPhone。在iPhone诞生之前，苹果就和Intel达成战略合作关系，并把Intel处理器应用于苹果电脑。苹果也有意委托Intel开发iPhone的处理器。只是Intel的内部并不看好iPhone，担心收不回投资成本。又一次，ARM的开放战胜了Intel式的封闭。随后，谷歌加入，推出安卓操作系统，刺激出一众安卓手机厂商。寻求快速迭代的安卓厂商很自然地选用开放的ARM处理器。手机市场的狂飙让Intel人心不稳。苹果又一次补刀，在平板电脑iPad上再次跳过Intel，使用了ARM处理器。业界议论纷纷，既然ARM处理器能满足平板电脑的性能需求，为什么不能用于Intel坐镇的高端个人电脑呢？Intel的霸主地位日渐动摇。

树莓派

 

如今，ARM处理器的出货量已经远远超过Intel，并占据了90%以上的手机处理器市场。在手机市场之外，ARM处理器大量应用于树莓派。树莓派是一款旨在复兴BBC Micro教育理念的廉价微型电脑。市场给了ARM无数磨难之后，终于让它再一次遇到初恋。

 

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参考：

https://community.arm.com/processors/b/blog/posts/a-brief-history-of-arm-part-1

https://community.arm.com/processors/b/blog/posts/a-brief-history-of-arm-part-2

https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/risc/risccisc/

http://appleinsider.com/articles/15/01/19/how-intel-lost-the-mobile-chip-business-to-apples-ax-arm-application-processors

http://www.androidauthority.com/arms-secret-recipe-for-power-efficient-processing-409850/

https://www.quora.com/What-makes-ARM-based-chips-relatively-power-efficient

http://ihyperwin.iteye.com/blog/1701132

http://www.techbang.com/posts/10678-fully-understand-arm-processors-cisc-and-risc-are-what-history-structure-a-see-through-the-computer-96-issues-cover-story-the-king

http://www.techradar.com/news/computing/how-arm-took-on-the-world-and-won-1067393