Arm技术发展历史与趋势分析
手机处理器架构进化历程
手机CPU处理器架构进化历程随着智能手机越来越普及，消费者在选购手机的时候也越来越理性化，除了关心价格和外观之外，手机的性能也成为了人们最关心的因素，大家都知道，处理器是影响手机性能的最关键的因素，像德州仪器、高通、英伟达以及三星等主流的处理器厂商，大家都已经耳熟能详。
但是很多人并不知道，其实它们采用的都是同一个架构——ARM架构，实际上，处理器采用的架构才是影响处理器性能的关键因素。
今天，笔者就和大家一起，聊一聊ARM的那些事。
ARM架构简介ARM架构简介ARM（Advanced RISC Machine的缩写）架构，被称作进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
由于低成本、高效能、低耗电的特性，ARM处理器非常适用于移动通讯领域。
为了大家更好的理解，我们不妨做个比喻，ARM架构就像是一座建筑的结构设计部分，而处理器就相当于一个完整的建筑，只有有了稳定的结构作为基础，才能建造出各式各样的房子。
换句话说，ARM架构只相当于一座建筑的框架，至于最后建造出来的房子长什么样，舒适度如何，就是由处理器厂商自己决定了。
不过有一点需要说明，假如结构的设计值是十层，容纳人数的上限是100人，那么最后建好的房子也不能超过这个上限。
这也就是说，采用相同架构的处理器，性能基本上已经锁定在一定的范围之内，不会有本质的区别。
所以，看处理器的性能要先看架构。
ARM架构ARM授权方式ARM公司是一家知识产权供应商，本身并不参与终端处理器芯片的制造和销售，而是通过向其它芯片厂商授权设计方案，来获取收益。
ARM提供了多样的授权方式，ARM公司可以向芯片厂商单纯的转让设计方案的使用及销售权，比如德州仪器，其旗下的OMAP处理器是在原始ARM架构的基础上设计的，这种方式费用一般比较低，所以，德州仪器的芯片售价也相对较低。
对于一些具备自有设计技术的客户，他们希望能对原始的ARM架构进行优化，以便更好的适应到自己研发的芯片，这样就会牵扯到授权架构修改的费用，而且这项费用也是相当昂贵的。
arm架构原理
arm架构原理ARM架构原理ARM架构是一种广泛应用于移动设备、嵌入式系统和智能家居等领域的计算机处理器架构。
它的设计理念注重低功耗和高性能，并且具有高度的可伸缩性和灵活性。
本文将介绍ARM架构的原理和特点。
1. ARM架构的历史ARM（Advanced RISC Machines）是由英国公司ARM Holdings 开发的一种精简指令集（RISC）架构。
ARM公司成立于1990年，最初是作为Acorn计算机公司的一个子公司，致力于开发用于Acorn电脑的低功耗、高性能的处理器。
随着移动设备市场的崛起，ARM架构逐渐被广泛应用于手机、平板电脑和其他移动设备中。
2. ARM架构的特点ARM架构的特点之一是精简指令集。
它采用了较少的指令集，每条指令的执行时间短，可以提高系统的性能。
此外，ARM架构还支持多级流水线和乱序执行等技术，进一步提高了处理器的效率。
另一个特点是低功耗。
ARM架构的设计注重节能，通过优化电路设计、降低电压和频率等方式来降低功耗。
这使得ARM处理器在移动设备等对电池寿命要求较高的环境中表现出色。
ARM架构还具有高度的可伸缩性和灵活性。
ARM公司提供了多个不同的处理器核心和架构版本，以满足不同市场和应用的需求。
开发者可以根据具体需求选择适合的ARM架构，从而实现性能和功耗的最佳平衡。
3. ARM架构的工作原理ARM架构的处理器由多个功能单元组成，包括指令译码器、运算单元、存储器和控制单元等。
当程序运行时，处理器从内存中读取指令，并按照指令集的规则进行解码和执行。
ARM架构采用的是load-store架构，即所有的数据访问都通过加载和存储指令来完成。
这种架构的优点是简化了指令集和硬件设计，提高了处理器的性能和效率。
ARM架构还支持条件执行和分支预测等技术。
条件执行允许指令根据特定条件是否满足来决定是否执行，从而减少了分支指令的使用，提高了程序的执行效率。
分支预测则是根据过去的执行情况来预测分支指令的执行路径，以减少分支带来的延迟。
2024年ARM市场需求分析
ARM市场需求分析引言ARM架构作为一种低功耗、高性能的处理器架构在市场上获得了广泛的应用。
本文将对ARM市场的需求进行分析，包括市场规模、主要应用领域和未来发展趋势等方面。
市场规模ARM市场的规模庞大且不断增长。
根据市场研究公司的数据，2019年全球ARM 市场规模达到X亿美元，并预计未来几年将保持稳定增长。
其中，消费电子产品是主要的需求来源，包括智能手机、平板电脑、可穿戴设备等。
智能手机市场需求智能手机作为ARM市场的主要驱动力之一，其需求与人们对于移动通信、社交媒体、娱乐等功能的依赖密切相关。
随着智能手机功能的不断拓展，对于处理器的要求也越来越高。
ARM架构的低功耗特性使其成为智能手机厂商的首选，因此智能手机市场对ARM处理器的需求将持续增长。
平板电脑市场需求随着移动办公和娱乐方式的不断改变，平板电脑市场也呈现出快速增长的趋势。
ARM处理器在平板电脑领域具有良好的市场份额，其高性能和低功耗使得平板电脑能够实现长时间的电池续航。
预计未来几年，平板电脑市场对于ARM处理器的需求将继续增加。
可穿戴设备市场需求随着人们对于健康监测、生活便利等需求的提升，可穿戴设备市场迅速崛起。
ARM处理器在可穿戴设备领域具有较大的市场份额，其低功耗特性使得可穿戴设备能够在较长时间内保持稳定运行。
未来，可穿戴设备市场对于ARM处理器的需求将继续增长。
主要应用领域除了消费电子领域外，ARM架构还在其他各个领域取得了重要的应用。
互联网领域在互联网领域，ARM处理器被广泛应用于服务器、网络设备等。
由于ARM架构具有高性能和低能耗的特点，使得在互联网领域使用ARM处理器能够更好地满足数据中心对于能源效率的要求。
预计未来几年，互联网领域对ARM处理器的需求将持续增长。
工业控制领域工业控制领域对高性能和低功耗的需求也推动了ARM处理器在该领域的应用。
ARM处理器可以提供稳定的性能，并且在工业环境中能够保持较低的能耗。
随着工业自动化的发展，工业控制领域对ARM处理器的需求将继续增加。
ARM历史---维基
ARM历史---维基ARM历史---维基来源：1978年12月5日，Hermann Hauser和Chris Curry, Andy Hopper创办了CPU公司（Cambridge Processing Unit），总部位于英国康桥。
1979年，CPU公司改名为Acorn电脑公司。
Acorn最初使用MOS Technology 6502处理器搭建处理器系统，Acorn开发了BBC Micro处理器。
1983年，Acorn公司取得了盈利860万英镑的成绩。
1985年Roger Wilson和Steve Furber设计出第一代32位的处理器，使用精简指令集，避免复杂指令，简称ARM（Acorn RISC Machine），由美国的VLSI公司制造，1985年4月26日，VLSI成产出第一颗Acorn RISC处理器，也就是ARM1处理器，ARM1仅有个25,000晶体管，甚至没有乘法部件。
1985年10月17日Intel发布80386处理器，ARM1并未给80386带来任何冲击，使得日后ARM处理器的设计理念是low-cost, low-power。
后来又有ARM2，被用在BBC Archimedes 305上。
1989年的ARM3与Intel的80486仍差距甚远。
1989年Acorn公司因财务困难被Olivetti以1200万英镑收购49.3%的股份，后来成为 Olivetti Research Lab. 1990年11月27日，ARM获得Apple与VLSI的资助，Acorn RISC Machine也正式更名为Advanced RISC Machine, 成为一家独立的处理器公司，从事研究低费用、低功耗、高性能芯片，并将其以知识产权的形式向客户进行授权，芯片制造商向ARM公司支付仅仅数千美元的授权费。
受惠于手机与移动式装置、汽车系统、大型家用电器的应用，ARM9核心已拥有超过200家的授权业者、ARM7也有150多家的公司采用。
arm指令集发展史
ARM指令集是一种用于处理器架构的指令集体系结构。
它最初由英国公司ARM Holdings开发，并广泛应用于各种嵌入式系统、移动设备和低功耗应用中。
以下是ARM指令集的发展史：1. ARM1：ARM指令集最早出现在1985年的ARM1处理器上。
ARM1是一款32位处理器，采用精简指令集(RISC)设计理念，具有较低的能耗和成本。
2. ARM2：ARM2处理器于1987年发布，增加了对乘法指令的支持，并引入了缓存技术来提高性能。
3. ARMv3：ARMv3指令集体系结构于1992年推出，支持更多的指令和功能，如虚拟内存管理单元(VMMU)和协处理器。
4. ARMv4：ARMv4指令集体系结构于1995年发布，引入了Thumb指令集，可以以压缩的形式执行16位指令，提高了代码密度和节能效果。
5. ARMv5：ARMv5指令集体系结构于1997年推出，引入了Jazelle技术，使处理器能够直接执行Java字节码。
6. ARMv6：ARMv6指令集体系结构于2002年发布，引入了Thumb-2技术，将16位Thumb指令和32位ARM指令混合使用，提高了代码密度和性能。
7. ARMv7：ARMv7指令集体系结构于2004年发布，引入了NEON SIMD(单指令多数据)扩展指令集，提供更高的并行计算能力。
8. ARMv8：ARMv8指令集体系结构于2011年推出，是一个重要的里程碑，引入了64位处理器架构(AArch64)，并保持了与之前32位指令集的向后兼容性。
9. ARMv9：目前(2024年)尚未发布，但ARM Holdings已经透露正在研发ARMv9指令集体系结构。
ARMv9预计将进一步提升性能、安全性和AI加速能力。
上述是ARM指令集的主要发展历程，每个版本都带来了新的功能和改进，使ARM成为全球最受欢迎的处理器架构之一，并广泛应用于各个领域。
简述arm处理器家族的发展史
简述arm处理器家族的发展史ARM处理器家族是目前全球最为流行的处理器家族之一，其广泛应用于各种移动设备、智能家居、机器人、汽车等领域。
本篇文章将简述ARM处理器家族的发展史。
ARM处理器家族的起源可以追溯到上世纪80年代，当时一家名为Acorn Computers的英国公司正在开发一款名为BBC Micro的电脑。
为了提高BBC Micro的性能，Acorn Computers 决定自主研发一款处理器，这就是ARM处理器的雏形。
1985年，ARM Ltd.正式成立，开始推广其处理器架构。
在1987年，首个基于ARM处理器架构的芯片——ARM1发布。
这款芯片由VLSI公司制造，采用NMOS工艺，主频为6MHz，仅有25,000个晶体管。
虽然性能不高，但ARM1的成功发布为后来的ARM处理器家族奠定了基础。
随着技术的不断进步，ARM处理器家族也在不断发展。
1990年，ARM2发布，主频提高到了8MHz，并采用了CMOS工艺。
1992年，ARM3发布，主频提高到了25MHz，并且加入了内存管理单元（MMU）和协处理器接口。
这使得ARM3成为了一款非常适合嵌入式系统的处理器。
1994年，ARM Ltd.发布了ARM6和ARM7两款处理器。
ARM6是一款高性能低功耗的处理器，主要用于移动设备和嵌入式系统；而ARM7则是一款低成本、低功耗的处理器，主要用于控制器和传感器等领域。
随着移动设备市场的不断扩大，ARM处理器开始逐渐成为移动设备市场的主流处理器。
2001年，ARM Ltd.发布了ARM9处理器，该处理器采用了新一代Thumb指令集，并支持Java 虚拟机。
这使得ARM9成为了一款非常适合移动设备的处理器。
2005年，ARM Ltd.发布了ARM11处理器，该处理器采用了更加先进的Jazelle指令集，并支持1080p视频解码和3D图形加速等功能。
这使得ARM11成为了一款非常适合高端移动设备和数字电视等领域的处理器。
2024年ARM市场调查报告
2024年ARM市场调查报告1. 概述本报告对ARM市场进行了调查和分析。
首先介绍了ARM的背景和发展历程，然后从市场规模、竞争格局、应用领域等多个方面对ARM市场进行了详细分析和评估。
2. ARM的背景和发展历程ARM（Advanced RISC Machines）是一家英国半导体和软件设计公司，成立于1990年。
公司专注于低功耗、高性能的处理器设计，并提供IP授权给其他半导体公司。
ARM处理器被广泛应用于移动设备、物联网、嵌入式系统等领域。
3. 市场规模3.1 全球ARM市场规模根据调查数据显示，全球ARM市场规模呈现稳步增长的趋势。
主要驱动市场增长的因素包括移动设备的普及、物联网应用的不断扩大以及嵌入式系统需求的增加等。
3.2 区域市场分析在全球市场中，亚太地区是ARM市场的最大消费地区，其次是北美和欧洲。
亚太地区的市场规模主要受到中国和印度等新兴经济体的推动，这些地区对移动设备和物联网应用的需求持续增长。
4. 竞争格局ARM市场竞争激烈，主要竞争者包括英特尔、高通、三星等公司。
这些公司在处理器设计、技术研发和市场拓展等方面展开激烈竞争。
ARM凭借其低功耗、高性能的处理器设计以及广泛的生态系统优势在市场中占据一定优势地位。
5. 应用领域5.1 移动设备市场 ARM处理器在移动设备市场占据主导地位。
随着智能手机的快速普及和移动应用的不断增加，ARM处理器的市场需求持续增长。
5.2 物联网应用市场物联网应用是ARM市场的重要增长点。
ARM处理器的低功耗特性和广泛兼容性使其成为物联网设备的首选处理器。
5.3 嵌入式系统市场嵌入式系统是ARM处理器的另一个重要应用领域。
ARM处理器的高性能和低功耗特性适用于各种嵌入式系统产品，如智能家居、工业控制系统等。
6. 未来趋势ARM市场前景广阔，未来有望继续保持快速增长。
随着5G技术的商用化和人工智能技术的发展，ARM处理器将在更多领域发挥作用。
同时，全球无线通信和物联网应用的快速发展也将推动ARM市场的增长。
2024年ARM市场发展现状
ARM市场发展现状1. 简介ARM（Advanced RISC Machines）是一家英国公司，专门设计低功耗、高性能的处理器架构。
ARM架构的芯片广泛应用于移动设备、嵌入式系统和物联网等领域。
本文将重点介绍ARM市场的发展现状。
2. 移动设备市场移动设备市场一直是ARM架构的主要市场之一。
随着智能手机和平板电脑的普及，ARM处理器成为主流选择。
ARM的优势在于低功耗、高性能和丰富的生态系统支持。
目前，ARM处理器在移动设备市场的份额超过了90%。
3. 嵌入式系统市场嵌入式系统市场是另一个重要的ARM市场。
嵌入式系统广泛应用于汽车、工业控制、医疗设备和家庭电器等领域。
ARM处理器在嵌入式系统市场的优势在于高性能、低功耗和可定制性。
ARM架构的芯片可以根据不同应用的需求进行定制，提供更好的性能和功耗平衡。
4. 物联网市场物联网市场是近年来快速发展的一个领域，ARM架构也在其中发挥了关键作用。
物联网设备通常需要具备低功耗、小尺寸和高可靠性的特点，ARM的处理器和架构正好符合这些需求。
目前，ARM处理器在物联网市场中占据了很大的份额。
5. 新兴市场除了传统的移动设备、嵌入式系统和物联网市场外，ARM还在一些新兴市场中取得了进展。
例如，可穿戴设备市场、智能家居市场和智能车载市场等。
ARM的处理器在这些市场上具备的低功耗和高性能的特点成为其竞争的优势。
6. 挑战和机遇尽管ARM在多个市场中取得了成功，但也面临着一些挑战。
首先，竞争激烈。
许多公司都推出了自己的处理器架构，给ARM带来了竞争压力。
其次，新兴市场的不确定性。
这些市场的发展速度快，但也容易受到市场条件和技术变化的影响。
然而，ARM在低功耗、高性能和生态系统支持方面的竞争优势，使其仍然具有很大的发展机遇。
7. 总结ARM架构的芯片在移动设备、嵌入式系统、物联网和新兴市场等领域取得了广泛的应用。
ARM市场发展迅速，但也面临一些挑战。
随着技术和市场的不断演进，ARM有望继续在各个领域保持竞争优势。
平板基础
平板基础培训资料一．ARM简介1991 年ARM 公司成立于英国剑桥，芯片设计公司，不生产芯片。
采用转让许可证制度，由合作伙伴生产芯片。
目前ARM世界范围有超过100个的合作伙伴. 目前占据全球嵌入式CPU市场75%的份额。
二．ARM CPU品牌简介ARM架构上图是目前基于ARM架构的一些芯片厂商的示意图，以后大家再看这些型号的时候就可以分清了，比如ARM9 就是ARM 9系列的架构芯片，VIA是台湾威盛公司的商标，8505是CPU的型号。
也有一些特殊的，比如高通(snapdragon)的QSD825X系列是Scorpion架构，这个架构其实就是基于Cortex A8的基础上做了一些性能的优化。
还是属于A8这个架构里面的一个优化版。
苹果的A4芯片也是拿三星的S5PC110根据自己的需求来做了一些调整。
也有一些厂商在架构上做文章，比如Amlogic 的A9 芯片AML8726-M是单核心的，A9的架构其实可以理解为A8升级为双核心。
所以A9的单核低端也不一定会比A8的高端会好。
具体型号请参考附件1.主要平板使用的ARM型号。
三．Android 简介Andy Rubin为Android 创始人，原来在Apple ,2005年创立Android后被google收购，Android为基于Linux平台的开源手机操作系统，2007年由google公布，早期由google开发，后由开放手持设备联盟开发。
目前为增长率最快的移动设备操作系统。
版本：手机版本平板电脑版本1.1 2009.2 3.0 2011.21.5 2009.5 3.X 预计于2011年6月发布1.6 2009.92.0 2009.102.1 2010.12.2 2010.52.3 2010.122.4 2011.2手机开放联盟Google公司与2007年11月5日宣布组建的一个全球性的联盟组织。
这一联盟将会支持Google可能发布的手机操作系统或者应用软件，共同开发名为Android的开放源代码的移动系统。
ARM简介
6.移动互联网领域
ARM技术打造世界级的Web2.0产品
目前大多数智能手机采用ARM11处理器 基于Cortex-A处理器的Web2.0手机 ARMv7架构的设计为Web2.0做了专门设计
矢量浮点运算单元 Thumb-2和Thumb-2 EE指令用于解释器和JITs NEON SIMD技术
美国加州大学伯克利分校的Patterson教授领导 的研究生团队设计和实现了“伯克利RISC I”处理 器，他们在此基础之上又发展了后来SUN公司的 SPARC系列RISC处理器，并使得采用该处理器的 SUN工作站名振一时。 与此同时，斯坦福大学也在RISC研究领域取得了 重大进展，开发并产业化了MIPS（ Million Instructions Per Second ）系列RISC处理器。
ARM是什么？ ARM为什么存在？ ARM有什么优势？ ARM体系结构的发展历程？ ARM可以应用在哪些方面？
二、ARM为什么存在
RISC体系结构 ARM的诞生
1.RISC体系结构
传统的CISC（Complex Instruction Set Computer,复杂 指令集计算机）体系由于指令集庞大，指令长度不固定，指 令执行周期有长有短，使指令译码和流水线的实现在硬件上 非常复杂，给芯片的设计开发和成本的降低带来了极大困难。 随着计算机技术的发展需要不断引入新的复杂的指令集, 为支持这些新增的指令,计算机的体系结构会越来越复杂。然 而,在CISC指令集的各种指令中,其使用频率却相差悬殊,大约 有 20％的指令会被反复使用,占整个程序代码的80％。而余 下的80％的指令却不经常使用,在程序设计中只占20％,显然, 这种结构是不太合理的。
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Value ($)
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Arm gaining share in embedded Royalty rate increasing
Arm-powered SoCs shipped (billions)
Arm-based chip shipments
20 120bn
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2017 Licensing: Revenue
$700m
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$300m
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Arm recruitment is consistent with previous years
22
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Mali
Royalties
2017: Industry growth vs Arm growth
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Industry
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$165bn
Relevant Semiconductor
Industry
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$1.1bn
>2600 Cortex-M downloads to date
DesignStart Eval Launched end June 2017 No fees. Evaluation only.
Optimised for FPGA
17
302
2017 Licensing: 385 licenses signed
Arm Royalty Revenue
+20%
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Strong growth in memory and graphics for data centre
Value ($)
Volume # chips
Strong growth in MCUs; slower growth in apps
Historic licensing 190
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150
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13
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Year 13 14 15 16 17
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Withdrawn from licensing
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Classic Cortex-A
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Cortex-R
Cortex-M
15 Arm-based chips shipped to date
10
5
0 1991
39%
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21.3bn 17.7bn
Calendar Years 2017
Investments Profitability
Investing in engineering to increase productive output
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Classic Cortex-A
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Cortex-R
Cortex-M
22
Av.=22
Mali
DesignStart Pro – Launched June 2017
• Arm’s most popular processors have no up-front fee
• First 5,000 chips also royalty free • Click-to-accept licensing agreement • Targeted at academia, start-ups and
Investment strategy
£1,600m £1,400m £1,200m £1,000m
£800m £600m £400m £200m
• Market forecasts • Arm China JV • New technology for smartphones and IoT
Licensing
2017 Licensing: Revenue
$700m $600m
3% 2%
$500m $400m
20%
$300m
4%
$200m
Focus on retaining quality as well as quantity; and on cultural and organisational integration
Expect to sustain this run rate for next 2-3 years
Revenues, investments and profits
A backward glance and a forward view
Arm技术发展历史与趋势分析
Arm update
A Backward Glance: Progress
• Financials • Investments / hiring • Meltdown / Spectre
A Forward View:
2017 Licensing: 141 is the mid-point of normal range
Historic licensing 190
15
170
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17 16
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Year 13 14 15 16 17
Average = 70
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Average = 39
16
Withdrawn from licensing
small business units in large companies
DesignStart – Enabling the entire industry to build chips
244
Cortex-M licenses in
284
days in Fiscal 2017
DesignStart Pro Launched 20 June 2017 License-fee free; royalty bearing