ARM處理器:開放者的逆襲

Vamei發表於2017-02-22

作者:Vamei 出處:http://www.cnblogs.com/vamei 嚴禁轉載。 

 

1980年,英國BBC電視臺策劃了一系列關於計算機的電視節目。但導演發現一個問題:怎麼給沒見過電腦的觀眾畫餅?

 

節目之一"Micro Live"

 

此時,大洋彼岸的蘋果公司已經推出適於個人使用的微型電腦。Apple-II電腦在70年代末創造出銷售神話,從而開發出個人電腦這個新市場。個人電腦在美國風靡,溫吞吞的英國人節奏卻慢了一拍。對於英國人來說,計算機還是限於科研、國防、製造領域的高科技裝置,和自己的生活沒有太大關係。美國舶來的個人電腦都售價不菲。英國人可不想用一年的下午茶來換一臺用途不明的機器。這種情況下,無論BBC主持人怎樣能說會道,只能憑空想象的電視觀眾估計也熬不過5分鐘。幸好,BBC是英國傳媒業的龍頭,不會輕易地放棄。BBC公開招標,想要資助一家公司開發便宜的微型計算機。

 

BBC Micro

 

中標的是一家叫艾康的電腦公司(Acorn Computer Company)。按照現在的標準看,艾康電腦很不靠譜。這家公司才成立了兩年,規模也很小。艾康的起家業務是給賭博機生產控制器。這些控制器擁有運算和儲存元件,勉強算是電腦。但控制器執行的是固定的程式,距離多功能的個人電腦還有相當的距離。就連這家公司的名字都充滿山寨氣。起“Acorn”這個名字的原因,是因為電話目錄的“Acorn”和“Apple”在同一頁,又能排在“Apple”的前面。就這樣,艾康電腦在電話目錄上擊敗了蘋果電腦,贏得不費吹灰之力。就在BBC招標時,艾康電腦正在開發一款個人電腦的原型機,成本也符合BBC的預期。於是,這款原型機被重新命名為BBC Micro。藉著電視節目,BBC Micro成為英國最流行的個人電腦。

 索菲·威爾森

雖然賺到了錢,艾康的危機感並沒有消除。與英國其他的個人電腦相比,BBC Micro的效能沒有太大優勢。為了在未來的競爭中勝出,艾康公司想給BBC Micro升級成Intel處理器。但這樣做的話,電腦的成本大增,偏離了廉價電腦的定位。最終,公司委任索菲·威爾森領導研發自己的處理器。研發處理區器可不是隨便說說的小事。正如威爾森後來回憶,她必須“事先非常仔細地考慮好所有的細節”,才能在苛刻的成本限制下實現處理器效能大提升。1985年,艾康公司給BBC Micro換上了廉價且效能優良的ARM處理器。

 

ARM是“Acorn RISC Machine”的簡稱。名字中的“RISC”,指的是ARM處理器對精簡指令集的支援。這一點上,威爾森站在了Intel的反面。RISC處理器只支援基本的彙編指令,而複雜動作只能通過這些基本指令組合而成。因此,“RISC”的彙編程式需要佔用更多的空間,編譯起來也比較耗時。但RISC處理器結構簡單,製造成本低,執行起來也比較省電。與“RISC”相對應的是“CISC”,即複雜指令集。“CISC”是Intel選擇的道路。CISC處理器有很多高階功能,結構也相應複雜很多。打一個比方,RISC處理器就像經濟型轎車,便宜、效能一般、只有基礎功能。而CISC處理器則是一輛超級跑車,昂貴、效能卓越、有很多附加功能。其實在威爾森之前,大型伺服器已經開始使用RISC處理器。這些大型電腦配備有數目眾多的處理器。就好像擁有大量汽車的計程車公司,更願意選擇經濟型轎車。ARM處理器獨到之處,是把RISC處理器引入了低成本的小型裝置。

選擇超跑

 

憑著ARM處理器,艾康電腦守住了教育電腦市場。BBC Micro銷量達到上百萬臺,直到1994年才徹底停產。但在更廣闊的個人電腦市場上,Intel的CISC處理器才是贏家。畢竟,個人電腦逐漸成為家庭娛樂和個人辦公的中心。一臺個人電腦往往會使用5到7年,而電腦上的軟體也會越來越多、越來越耗費資源。為了應對漫長的使用期,使用者當然希望自己擁有的是一輛超級跑車。因此,Intel長期霸佔個人電腦的市場,只留給競爭對手一點邊角料。艾康想擴大份額,只能靠個人電腦之外的應用場景。

 

 


蘋果牛頓

 

艾康又一次抱住蘋果這棵大樹。1990年,艾康公司和蘋果公司聯合設立ARM公司。ARM公司的設立充滿實驗性質。公司最初只有12個人,只能在一間穀倉裡辦公。這個小團隊負責開發ARM處理器。蘋果將ARM處理器用於新產品——牛頓掌上電腦。牛頓極具創意。其大屏顯示和手寫識別,直接啟發了“商務通”等PDA產品,甚至影響到了iPhone的設計。掌上電腦對效能的要求沒有個人電腦那麼高,但需要節約使用電池。低功耗的ARM處理器正適合。但牛頓沒能拯救ARM。由於售價太高,而關鍵性的手寫功能又充滿缺陷,牛頓最終在商業市場上折戟沉沙。ARM的路似乎走到了盡頭。

 

 

ARM的合作伙伴

 

為了生存,ARM公司放棄了處理器的生產和銷售,走起“歪門邪道”。如果ARM公司是一家飯店,選擇既不做飯、又不賣飯,估計第二天就要關張。幸好ARM公司是一家電子公司,還可以賣設計圖紙。當然,ARM當然不是自暴自棄地清倉甩賣。它收取一定的費用,把相關設計分享給有能力生產和銷售的合作伙伴。合作伙伴生產出的每件ARM處理器,又要付給ARM公司一定的授權費。通過這種授權智慧財產權模式,ARM省去了生產和銷售環節的鉅額成本。專注於上游的設計,也能讓ARM公司快速地迭代開發。當然,這也是沒辦法中的辦法。Intel這樣的霸主,就包攬了從設計到銷售的全鏈條,根本不用像ARM這樣委曲求全。

諾基亞6110:貪吃蛇!

 

誰也沒想到,ARM開放的合作方式,恰巧彌補了市場上的空缺。很多電子元件廠商都想和Intel競爭處理器市場,但都忌憚Intel的強勢,不敢輕易涉入。與ARM公司合作,成了“蜀漢聯合、共抗曹魏”的理想策略。反過來,這些廠商上了船,也心甘情願地為ARM處理器攻城略地。德州儀器公司(Texas Instrument)生產的ARM處理器,就被諾基亞用在紅極一時的6110手機上。在低端領域,ARM處理器“夠用就好”的原則正好可以控制成本。在專用裝置方面,ARM開放的架構允許小型電子廠自由地定製,也因此廣受歡迎。不知不覺,ARM處理器收編了諸多細分領域,給自己贏得了生存空間。

 

 

iPhone

 

就在ARM攢足糧草的關鍵時機,蘋果終於發力助攻。賈伯斯迴歸蘋果,釋出了革命性的iPhone。由於iPhone選用了ARM處理器,所以ARM的市場份額開始狂飆。事實上,Intel曾有機會拿下iPhone。在iPhone誕生之前,蘋果就和Intel達成戰略合作關係,並把Intel處理器應用於蘋果電腦。蘋果也有意委託Intel開發iPhone的處理器。只是Intel的內部並不看好iPhone,擔心收不回投資成本。又一次,ARM的開放戰勝了Intel式的封閉。隨後,谷歌加入,推出安卓作業系統,刺激出一眾安卓手機廠商。尋求快速迭代的安卓廠商很自然地選用開放的ARM處理器。手機市場的狂飆讓Intel人心不穩。蘋果又一次補刀,在平板電腦iPad上再次跳過Intel,使用了ARM處理器。業界議論紛紛,既然ARM處理器能滿足平板電腦的效能需求,為什麼不能用於Intel坐鎮的高階個人電腦呢?Intel的霸主地位日漸動搖。

樹莓派

 

如今,ARM處理器的出貨量已經遠遠超過Intel,並佔據了90%以上的手機處理器市場。在手機市場之外,ARM處理器大量應用於樹莓派。樹莓派是一款旨在復興BBC Micro教育理念的廉價微型電腦。市場給了ARM無數磨難之後,終於讓它再一次遇到初戀。

 

歡迎閱讀“騎著企鵝採樹莓”系列文章 

 

參考:

https://community.arm.com/processors/b/blog/posts/a-brief-history-of-arm-part-1

https://community.arm.com/processors/b/blog/posts/a-brief-history-of-arm-part-2

https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/risc/risccisc/

http://appleinsider.com/articles/15/01/19/how-intel-lost-the-mobile-chip-business-to-apples-ax-arm-application-processors

http://www.androidauthority.com/arms-secret-recipe-for-power-efficient-processing-409850/

https://www.quora.com/What-makes-ARM-based-chips-relatively-power-efficient

http://ihyperwin.iteye.com/blog/1701132

http://www.techbang.com/posts/10678-fully-understand-arm-processors-cisc-and-risc-are-what-history-structure-a-see-through-the-computer-96-issues-cover-story-the-king

http://www.techradar.com/news/computing/how-arm-took-on-the-world-and-won-1067393

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