CPU 公司的创始人,是一个名叫 Hermann Hauser 的奥地利籍物理学博士,还有他的朋友,一个名叫 Chris Curry 的英国工程师。
CPU 公司成立之后,主要从事电子设备设计和制造的业务。他们接到的第一份订单,是制造赌博机的微控制器系统。
1979 年,在经营逐渐进入轨道之后,这家公司给自己换了个名字,叫做Acorn Computer Ltd。
之所以叫 Acorn,还有一个有趣的说法,就是因为他们想在电话黄页里排在 Apple(苹果)公司的前面。。。
到了 1981 年,公司迎来了一个难得的机遇——英国广播公司 BBC 打算在整个英国播放一套提高电脑普及水平的节目,他们希望 Acorn 能生产一款与之配套的电脑。
这个计划非常宏大,英国政府也参与其中(购机费的一半将由政府资助),电脑一旦采购,将进入英国的每一间教室。
接下这个任务之后,Acorn 就开始干了起来。结果,很快他们就发现,自己产品的硬件设计并不能满足需求。当时,中央处理器的发展潮流,正在从 8 位变成 16 位。Acorn 并没有合适的芯片可以用。
一开始,他们打算使用美国国家半导体和摩托罗拉公司的 16 位芯片。但是,经过评估后,他们发现了两个缺陷:
于是,他们打算去找当时如日中天的英特尔(Intel),希望对方提供一些 80286 处理器的设计资料和样品。然而,英特尔冰冷地拒绝了他们。
当时,Acorn 公司的研发人员从美国加州大学伯克利分校找到了一个关于新型处理器的研究——简化指令集,恰好可以满足他们的设计要求。
在此基础上,经过多年的艰苦奋斗,来自剑桥大学的计算机科学家 Sophie Wilson 和 Steve Furber 最终完成了微处理器的设计。
前面说过,他们是基于 “简化指令集”技术做出的芯片。RISC 的意思,就是简化指令集计算机,Reduced Instruction Set Computer。
早期的处理器都是 CISC 架构(包括英特尔的处理器),随著时间推移,有越来越多的指令集加入。由于当时编译器的技术并不纯熟,程序都会直接以机器码或是组合语言写成,为了减少程序的设计时间,逐渐开发出单一指令,复杂操作的程序代码。设计师只需写下简单的指令,再交给 CPU 去执行。
但是后来有人发现,整个指令集中,只有约 20%的指令常常会被使用到,大约占了整个程序的 80%;剩余 80%的指令,只占了整个程序的 20%。(典型的二八原则)
于是,1979 年美国加州大学伯克利分校的 David Patterson 教授提出了 RISC 的想法,主张硬件应该专心加速常用的指令,较为复杂的指令则利用常用的指令去组合。
简单来说,CISC 任务处理能力强,适合桌面电脑和服务器。RISC 通过精简 CISC 指令种类,格式,简化寻址方式,达到省电高效的效果,适合手机、平板、数码相机等便携式电子产品。
但是,就在同一年,1985 年 10 月,英特尔发布了80386。在 80386 面前,ARM1 就只有被吊打的份了。
让 ARM 直接在性能上和 x86 系列硬杠,显然是不现实的。ARM 有意无意地选择了与 Intel 不同的设计路线——Intel 持续迈向 x86 高效能设计,ARM 则专注于低成本、低功耗的研发方向。
前面说了,BBC 在 1981 年就提出需求,如果等到 1985 年 ARM1 出来,那岂不是黄花菜都凉了?
当时,Acorn 的电脑,临时采用了MOS 6502处理器(由 MOS 科技研发的 8 位微处理器)。
到了 1984 年,大约 80% 的英国学校都配有这款电脑。Acorn 公司彻底在大英帝国老百姓面前刷了一把存在感。
ARM 是一家合资公司,苹果投了 150 万英镑,芯片厂商 VLSI 投了 25 万英镑,Acorn 本身则以 150 万英镑的知识产权和 12 名工程师入股。
在这个情况下,ARM 决定改变他们的产品策略——他们不再生产芯片,转而以授权的方式,将芯片设计方案转让给其他公司,即 “Partnership”开放模式。
ARM 所采取的是IP(IntellectualProperty,知识产权)授权的商业模式,收取一次性技术授权费用和版税提成。
处理器授权是指授权合作厂商使用 ARM 设计好的处理器,对方不能改变原有设计,但可以根据自己的需要调整产品的频率、功耗等。
POP(processor optimization pack,处理器优化包)授权是处理器授权的高级形式,ARM 出售优化后的处理器给授权合作厂商,方便其在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器。
架构授权是 ARM 会授权合作厂商使用自己的架构,方便其根据自己的需要来设计处理器(例如后来高通的 Krait 架构和苹果的 Swift 架构,就是在取得 ARM 的授权后设计完成的)。
所以,授权费和版税就成了 ARM 的主要收入来源。除此之外,就是软件工具和技术支持服务的收入。
对于半导体公司来说,授权费和版税到底有多少呢?一次性技术授权费用在 100 万 - 1000 万美元之间,版税提成比例一般在 1%-2% 之间。
正是 ARM 的这种授权模式,极大地降低了自身的研发成本和研发风险。它以风险共担、利益共享的模式,形成了一个以 ARM 为核心的生态圈,使得低成本创新成为可能。
与德州仪器的合作,给 ARM 公司带来了重要的突破。而且,也给 ARM 公司树立了声誉,证实了授权模式的可行性。
此后,越来越多的公司参与到这种授权模式中,与 ARM 建立了合作关系。其中就包括三星、夏普等公司。
1993 年,苹果公司推出了一款新型掌上电脑产品——Newton。ARM 公司开发的 ARM6 芯片被用于该产品之中。
但是很遗憾,因为 Newton 技术过于超前,加上一些用户体验上的缺陷,所以未能被市场接受,后来以失败告终。
但 ARM 积累了经验,继续改良技术。没过多久,ARM 迎来了自己的黄金机遇——移动电话时代来临了。
当时,诺基亚被建议在即将推出的 GSM 手机上使用德州仪器的系统设计,而这个设计是基于 ARM 芯片的。
就这样,诺基亚 6110 成为了第一部采用 ARM 处理器的 GSM 手机,上市后获得了极大的成功。
ARM 后来又跟着推出了 ARM7 等一系列芯片,授权给超过 165 家公司。随着移动手机的井喷式普及,ARM 赚得盆满钵满,不亦乐乎。
1998 年 4 月 17 日,业务飞速发展的 ARM 控股公司,同时在伦敦证交所和纳斯达克上市。
在 ARM 公司上市之后,处于后乔布斯时代的苹果公司,逐步卖掉了所持有的 ARM 股票,把资金投入到 iPod 产品的开发上。
Iphone 的热销,App Store 的迅速崛起,让全球移动应用彻底绑定在 ARM 指令集上。
其实,正是英特尔一步一步将 ARM 送上了如今无法取代的位置。90 年代,高通想和英特尔合作,英特尔认为手机市场太小,拒绝了合作。后来,苹果的第一代 iPhone 一开始也想和英特尔合作,英特尔还是以相同的理由拒绝了。结果,移动设备市场被英特尔拱手让人,现在想追也追不回来了。
2010 年 6 月中,苹果公司向 ARM 董事会表示有意以 85 亿美元的价格收购 ARM 公司,但遭到 ARM 董事会的拒绝。
2016 年 7 月 18 日,曾经投资阿里巴巴的孙正义和他的日本软银集团,以 243 亿英镑(约 309 亿美元)收购了 ARM 集团。
至此,ARM 成为软银集团旗下的全资子公司。不过,软银集团表示,不会干预或影响 ARM 未来的商业计划和决策。
最后,小枣君觉得有必要和大家简单介绍一下 ARM 的产品体系。这一块确实有点乱,很多业内人士都容易混淆。
新的处理器家族,改以 Cortex 命名,并分为三个系列,分别是 Cortex-A,Cortex-R,Cortex-M。呵呵,发现了没,三个字母又是 A、R、M。
针对日益增长的消费娱乐和无线产品设计,用于具有高计算要求、运行丰富操作系统及提供交互媒体和图形体验的应用领域,如智能手机、平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视等。
针对需要运行实时操作的系统应用,面向如汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器等深层嵌入式实时应用。
该系列面向微控制器领域,主要针对成本和功耗敏感的应用,如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、家用电器、消费性产品和医疗器械等。
其实,除了上述三大系列之外,还有一个主打安全的Cortex-SC系列(SC:SecurCore),主要用于政府安全芯片。
他们选择了一条和英特尔截然相反的道路。英特尔一直以来坚持的是重资产的、封闭的全产业链商业模式,而 ARM 是轻资产的、开放的合作共赢模式。
对 ARM 来说,合作伙伴的成功就意味着自己的成功。与 ARM 开展业务往来的每家公司均与 ARM 建立了 “双赢”的共生关系。
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