Arm的40岁 不惑之年开启的新选择

确定IP技术发布的日期有时是一项挑战，尤其是英国处理器内核IP设计商 ARM。不过有证据可查的是第一款Arm内核处理器是在1985年4月26日在英国剑桥的Acorn上流片的，我们暂且将这个时间作为Arm真正进入IC设计领域的原点。

ARM1是Acorn继BBC Micro家用电脑成功之后自主开发的处理器。它由Sophie Wilson和Steve Furber开发。当日这颗处理器流片前在设计和制造方面已经进行了好几个月的开发，而且硅片最后花了好几个月才回到剑桥。

“它的设计制造成本低廉，由于设计对微处理器的功率要求非常低，使其成为小型设备成功的基础，”伦敦科学博物馆助理馆长Cait Scott说。“Apple在其第一个个人数字助理1993年的Apple Newton Message Pad中使用了ARM，现在绝大多数智能手机里都有Arm内核在工作，已经交付的Arm内核智能手机处理器超过了300亿颗。如果没有 Sophie Wilson，我们就不会拥有今天的便携式计算能力，“她说。

Acorn RISC处理器ARM1的32位数据中有26位地址空间。虽然它标志着Arm指令集架构的首次使用，但它可能并不是业界所知的ARM架构的真正开始。

第一个使用后继IP ARM2的产品是1986年发布的ARM开发系统。该系统用作BBC Master 计算机的辅助处理器，包括ARM2处理器、三颗支持芯片、4 MB RAM和具有BBC BASIC增强版的开发工具。这为开发人员提供了一个平台来探索和利用架构的功能。

1987年，Acorn Computers 推出了Archimedes系列，这是第一台基于该架构构建的个人计算机。这些机器集成了ARM2处理器和支持芯片组，在个人计算市场中提供了显著的性能改进。ARM3处理器于1989年推出，在架构中引入了4 KB缓存，进一步增强了性能，但仍具有26位地址空间。

随后Acorn分拆出来了一家公司Advanced RISC Machines，该公司在1990年拥有12名工程师，但没有Wilson或Furber。这家公司作为Apple和芯片制造商VLSI Technology联合注资的企业，Robin Saxby于1991年2月被聘为首席执行官，其模式是向芯片制造商授权，而不是自己制造芯片。在这家公司成立的6年后推出了ARM1991，它首次完全支持32位处理，并包括一个内存管理单元（MMU）以使其成为一个完整的微处理器。这是Arm7处理器的基础，该处理器随后成为90年代中后期GSM手机芯片的旗舰设计，从诺基亚 6110 开始，取得了巨大的商业成功。

ARMv7架构于2005年首次亮相，搭载Arm Cortex-A8处理器，该处理器成为21世纪开始流行的世界上第一款智能手机的基础。当今大约99%的智能手机都是基于 ARM 技术构建的。ARMv7 显著扩展了单指令多数据 （SIMD） 扩展，通常称为 NEON，用于更高效地处理多媒体和信号处理应用程序。Saxby 于 2001 年退休，并由 Warren East 接任首席执行官，直到 2013 年。

2011年诞生了具有可扩展向量扩展（SVE）的64位ARMv2 架构，以及2021年出现的具有SVE2和面向AI的可扩展矩阵扩展（SME）的ARMv9架构。Armv8 架构中的SVE专为高性能计算和 ML 工作负载而设计，而SVE2扩展了指令集，使数据处理超越了这些领域，涵盖计算机视觉、多媒体和 AI 工作负载。例如，SVE2 出现在基于最新 MediaTek 天玑 9400 芯片组的人工智能旗舰智能手机中，该芯片组结合了矢量指令以改进视频和图像处理能力，从而产生更高质量的照片和更持久的视频。SME可加速生成式AI和常见的ML工作负载，提供更快、响应速度更快、更智能的沉浸式体验。它还提供了一个通用指令集，允许开发人员在其应用程序上获得出色的性能，然后跨生态系统无缝迁移。

在这段发展历程中，ARM还扩展到其他领域，从TrustZone和机密计算架构（CCA）提供参考固件和软件安全架构来支持机密计算要求。CCA 基于 Realm 管理扩展 （RME） 构建，它可以保护设备上的“Realm”以保护应用程序和数据。加密通常用于保护传输中的数据和静态数据，而 Realm 数据库可以在处理和使用过程中保护数据和代码免受高权限软件（如虚拟机管理程序和不受信任的外围设备）的攻击。这些Realm可以与 CPU 之外的 AI 加速器交互，并且仍然保持其完整性。Armv9 CPU中内置的ARM内存标记扩展（MTE）使开发人员能够快速有效地查找与内存相关的错误，其中 70% 的严重安全错误是内存安全问题。

ARM 还在2004年收购了 Artisan IP，进军物理 IP并在ARM处理器成功的路上扮演了关键角色，尽管ARM现在将其出售给 Cadence Design Systems。

40 年过去了，ARM的最初创始人们均已经退休。不过Wilson在Broadcom仍在设计领先的处理器，而Furber是曼彻斯特大学的教授，使用ARM芯片开发人脑大小的神经网络。

ARMv9 是各种技术市场计算子系统 （CSS） 的基础，包括消费技术 （ARM CSS for Client）、基础设施 （ARM Neoverse CSS） 和汽车。这些支持开发优化的芯片解决方案，旨在满足特定市场、应用或消费者的特定要求。

通过集成 Armv9 CPU 内核、内存、I/O 和互连接口，ARM CSS支持快速开发和部署优化的专用芯片设计，从而实现完整的定制芯片。在经历了40年的演变之后，ARM的经营模式正在从IP授权许可发展为完整的芯片，这一切从2025年宣布为Facebook的母公司Meta定制芯片开始，伴随着ARM模式转变而来的，是与昔日密切合作伙伴和客户（尤其是 Qualcomm）的各种专利纠纷。

诞生40年并且正在如日中天的ARM架构处理器，是否会在这一次转型中再次胜出，还是在多家核心客户和RISC-V这样的开源架构的压力下，迷失自我？