從ARM9到A15 手機(jī)處理器架構(gòu)進(jìn)化歷程

    隨著智能手機(jī)越來(lái)越普及，消費(fèi)者在選購(gòu)手機(jī)的時(shí)候也越來(lái)越理性化，除了關(guān)心價(jià)格和外觀之外，手機(jī)的性能也成為了人們最關(guān)心的因素，大家都知道， 處理器是影響手機(jī)性能的最關(guān)鍵的因素，像德州儀器、高通、英偉達(dá)以及三星等主流的處理器廠商，大家都已經(jīng)耳熟能詳。但是很多人并不知道，其實(shí)它們采用的都 是同一個(gè)架構(gòu)——ARM架構(gòu)，實(shí)際上，處理器采用的架構(gòu)才是影響處理器性能的關(guān)鍵因素。今天，筆者就和大家一起，聊一聊ARM的那些事。

    ARM架構(gòu)簡(jiǎn)介

    ARM(Advanced RISC Machine的縮寫)架構(gòu)，被稱作進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器，是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于低成本、高效能、低耗電的特性，ARM處理器非常適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域。

    為了大家更好的理解，我們不妨做個(gè)比喻，ARM架構(gòu)就像是一座建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，而處理器就相當(dāng)于一個(gè)完整的建筑，只有有了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)作為基 礎(chǔ)，才能建造出各式各樣的房子。換句話說(shuō)，ARM架構(gòu)只相當(dāng)于一座建筑的框架，至于最后建造出來(lái)的房子長(zhǎng)什么樣，舒適度如何，就是由處理器廠商自己決定 了。不過(guò)有一點(diǎn)需要說(shuō)明，假如結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)值是十層，容納人數(shù)的上限是100人，那么最后建好的房子也不能超過(guò)這個(gè)上限。這也就是說(shuō)，采用相同架構(gòu)的處理 器，性能基本上已經(jīng)鎖定在一定的范圍之內(nèi)，不會(huì)有本質(zhì)的區(qū)別。所以，看處理器的性能要先看架構(gòu)。

ARM架構(gòu)

    ARM授權(quán)方式

    ARM公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身并不參與終端處理器芯片的制造和銷售，而是通過(guò)向其它芯片廠商授權(quán)設(shè)計(jì)方案，來(lái)獲取收益。ARM提供了多 樣的授權(quán)方式，ARM公司可以向芯片廠商單純的轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)方案的使用及銷售權(quán)，比如德州儀器，其旗下的OMAP處理器是在原始ARM架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，這 種方式費(fèi)用一般比較低，所以，德州儀器的芯片售價(jià)也相對(duì)較低。

    對(duì)于一些具備自有設(shè)計(jì)技術(shù)的客戶，他們希望能對(duì)原始的ARM架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以便更好的適應(yīng)到自己研發(fā)的芯片，這樣就會(huì)牽扯到授權(quán)架構(gòu)修改的費(fèi) 用，而且這項(xiàng)費(fèi)用也是相當(dāng)昂貴的。比如高通Scropion架構(gòu)，三星的蜂鳥Hummingbird核心等都是在Cortex-A8的基礎(chǔ)上修改的。一般 這些優(yōu)化過(guò)的處理器都要比采用原始ARM架構(gòu)的處理器性能更強(qiáng)。

    ARM公司是全球最大的半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心供應(yīng)商，目前已經(jīng)在移動(dòng)電話領(lǐng)域占據(jù)了90%的市場(chǎng)份額。超過(guò)100家半導(dǎo)體公司持有不同形式的 ARM授權(quán)。其中包括Intel、IBM、LG、NEC、SONY、NXP(原PHILIPS)和NS等公司。也有包括微軟、升陽(yáng)和MRI等一系列知名軟 件系統(tǒng)公司。

    ARM的設(shè)計(jì)是Acorn電腦公司(Acorn Computers Ltd)于1983年開始的開發(fā)計(jì)劃。1985年時(shí)開發(fā)出首款內(nèi)核ARM1，經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展，如今已經(jīng)發(fā)展到運(yùn)行速度可達(dá)2.5GHz的Crotex- A15核心。接下來(lái)筆者就為大家介紹一下ARM架構(gòu)的發(fā)展歷程。因?yàn)锳RM9之前的ARM核心基本上都是應(yīng)用在音樂(lè)播放器、游戲機(jī)、相機(jī)以及計(jì)算器等電子 產(chǎn)品中，所以這部分筆者就不做過(guò)多介紹了，以下筆者著重介紹在智能手機(jī)中廣泛應(yīng)用的ARM9及之后的ARM架構(gòu)。