2025 年 4 月，Arm 架構(gòu)迎來(lái)了問(wèn)世 40 周年。這個(gè)始于英國(guó)劍橋一隅、懷揣雄心壯志的項(xiàng)目，如今已成為全球廣泛采用的計(jì)算架構(gòu)。從傳感器、智能手機(jī)、筆記本電腦，到汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心等諸多領(lǐng)域，有數(shù)十億設(shè)備如今運(yùn)行在 Arm 架構(gòu)之上。

Arm 架構(gòu)始于 40 年前一支懷揣遠(yuǎn)大理想的小團(tuán)隊(duì)，他們致力于讓高性能、低功耗的計(jì)算技術(shù)惠及所有人。秉承簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)約和精簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)理念，Arm 架構(gòu)為高效、可擴(kuò)展技術(shù)的新紀(jì)元奠定了基礎(chǔ)。

為了探尋 Arm 架構(gòu)何以成為現(xiàn)代計(jì)算的基礎(chǔ)，我們將時(shí)鐘撥回到 40 年前，回到一切開(kāi)始的地方。

Acorn Computers 和 BBC Micro

1978 年，Chris Curry 和 Hermann Hauser 在劍橋共同創(chuàng)立了 Acorn Computers 公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng) Acorn）。這家擅長(zhǎng)抓住機(jī)遇的初創(chuàng)企業(yè)在英國(guó)政府“每間教室一臺(tái)電腦”的計(jì)劃中脫穎而出，成功拿下了 BBC Micro 的研發(fā)合約。這次中標(biāo)不僅改寫(xiě)了 Acorn 的命運(yùn)，也為計(jì)算技術(shù)的未來(lái)發(fā)展埋下了伏筆。

Acorn 最初為 BBC Micro 搭載了 6502 微處理器，但它無(wú)法滿足 Acorn 對(duì)機(jī)器性能更高的追求，因此，Acorn 決定自行研發(fā)處理器。對(duì)于那個(gè)年代的小型企業(yè)，這是個(gè)不同尋常的大膽決定。

ARM1 掀開(kāi)處理技術(shù)革新大幕

上世紀(jì)八十年代初，兩位抱負(fù)遠(yuǎn)大的工程師 Sophie Wilson 和 Steve Furber 接受任命，開(kāi)始著手設(shè)計(jì) 32 位處理器。在資源有限的情況下，他們創(chuàng)造出了高效而簡(jiǎn)約的處理器架構(gòu) —— ARM1。這個(gè)架構(gòu)于 1985 年問(wèn)世，采用三微米工藝，僅使用了 25,000 個(gè)晶體管，兼顧了低功耗、運(yùn)行快和高能效等優(yōu)勢(shì)。

這個(gè)最初為解決燃眉之急的方案，迅速發(fā)展成一種新的架構(gòu)理念：RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）。與當(dāng)時(shí)復(fù)雜的指令集不同，RISC 具備 Acorn 所需的精簡(jiǎn)、快速處理特性，推動(dòng)了計(jì)算性能的突破。

面向更廣泛群體的芯片

Arm 架構(gòu)致力于“讓大眾都能體驗(yàn)到 MIPS（每秒百萬(wàn)條指令）級(jí)的運(yùn)算能力”。與當(dāng)時(shí)專(zhuān)注于高端工作站或大型機(jī)的其他處理器設(shè)計(jì)不同，這種理念使得 Arm 架構(gòu)更加注重能效、速度和可擴(kuò)展性。

1987 年全球首款基于 RISC 的家用計(jì)算機(jī) Acorn Archimedes 橫空出世，充分展現(xiàn)了這種新架構(gòu)的多重優(yōu)勢(shì)。

從 Acorn 獨(dú)立出來(lái)的轉(zhuǎn)變歷程

Acorn 的發(fā)展并不總是一帆風(fēng)順。財(cái)務(wù)危機(jī)迫使公司重組，最終推動(dòng) Acorn、Apple 和 VLSI Technology 在 1990 年攜手創(chuàng)辦了合資企業(yè) Advanced RISC Machines (ARM) Ltd。這家企業(yè)肩負(fù)使命，致力于把 Arm 架構(gòu)的強(qiáng)大性能和高效推向更廣闊的市場(chǎng)。

在 Apple Newton 發(fā)布時(shí)，Arm 迎來(lái)了第一次轉(zhuǎn)機(jī)，Newton 是率先基于 Arm 架構(gòu)的商用設(shè)備之一。盡管 Newton 本身未在商業(yè)上大獲成功，但卻為 Arm 的全球擴(kuò)展奠定了關(guān)鍵的基礎(chǔ)。不久之后，基于 Arm 架構(gòu)的技術(shù)憑借超低功耗和緊湊設(shè)計(jì)，開(kāi)始席卷手機(jī)、消費(fèi)類(lèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)。

有趣的是，Arm 的低功耗設(shè)計(jì)不只是一項(xiàng)戰(zhàn)略創(chuàng)新，最初其實(shí)是為了解決燃眉之急才應(yīng)運(yùn)而生。在早期，Acorn 無(wú)力承擔(dān)昂貴的陶瓷芯片封裝，所以必須提高處理器的能效，以使器件能在成本更低的塑料封裝中運(yùn)行。由于缺乏功耗評(píng)估工具，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)芯片采取了極為嚴(yán)苛的安全設(shè)計(jì)。而正是這一決策，成就了處理器的出色能效表現(xiàn)，也為往后數(shù)十年注重能效的設(shè)計(jì)理念奠定了基調(diào)。

從實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端里程碑到成為市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)

諾基亞 6110 手機(jī)的問(wèn)世是 Arm 架構(gòu)早期發(fā)展中的一個(gè)重要突破。這款當(dāng)時(shí)暢銷(xiāo)的移動(dòng)設(shè)備搭載了 Arm7TDMI 處理器，標(biāo)志著 Arm 在移動(dòng)領(lǐng)域爆炸性增長(zhǎng)的開(kāi)始。

從那時(shí)起，Arm 架構(gòu)的發(fā)展勢(shì)如破竹，逐漸成為了移動(dòng)領(lǐng)域、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣設(shè)備的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)如今還贏得了云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的青睞。時(shí)至今日，Arm 技術(shù)已授權(quán)許可給數(shù)百家公司使用，應(yīng)用于超過(guò) 3,000 億顆芯片中，足以證明 Arm 架構(gòu)的可擴(kuò)展性和通用性。目前，Arm 已發(fā)展至第九代架構(gòu)：Armv9。

Arm 架構(gòu)正在不斷發(fā)展，塑造著當(dāng)下和未來(lái)的計(jì)算格局。從更新主要功能到漸進(jìn)式的性能優(yōu)化，Arm 架構(gòu)的每一次進(jìn)展都為各類(lèi)設(shè)備和應(yīng)用顯著地改善了性能及能效表現(xiàn)，進(jìn)一步拓展了功能。

傳承悠久的創(chuàng)新思維

Arm 架構(gòu)的優(yōu)越表現(xiàn)不僅源于技術(shù)實(shí)力，更植根于底層設(shè)計(jì)理念。從一開(kāi)始，Arm 就堅(jiān)持以簡(jiǎn)約、靈活和能效為核心，因而能夠一直兼顧緊湊設(shè)計(jì)和低能耗需求，從而在當(dāng)今追求高速、智能和互聯(lián)的時(shí)代展現(xiàn)出更高的適配性。從智能手機(jī)、智能恒溫器到云端服務(wù)器，Arm 正在推動(dòng)現(xiàn)代計(jì)算領(lǐng)域的智能發(fā)展。

而 Arm 的旅程遠(yuǎn)未結(jié)束。隨著人工智能 (AI)、邊緣計(jì)算和可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)逐漸重塑技術(shù)格局，幾十年前在劍橋?qū)嶒?yàn)室發(fā)展起來(lái)的架構(gòu)正煥發(fā)出強(qiáng)大的生命力。憑借規(guī)模化部署高性能、低功耗處理器的能力，在所涉及的每一個(gè)技術(shù)市場(chǎng)，Arm 都成為了公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并將持續(xù)驅(qū)動(dòng)未來(lái)的行業(yè)發(fā)展。

我們也將在之后的文章中，為大家介紹 Arm 架構(gòu) 40 年來(lái)的演進(jìn)發(fā)展，帶你了解 Arm 是如何執(zhí)著不懈地追求創(chuàng)新進(jìn)步，持續(xù)勾勒計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展藍(lán)圖，敬請(qǐng)期待！