arm[英國ARM公司]

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ARM是全球領先的半導體智慧財產權(IP)提供商。全世界超過95%的智慧型手機和平板電腦都採用ARM架構。ARM設計了大量高性價比、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟體。2014年基於ARM技術的全年全球出貨量是120億顆,從誕生到現在為止基於ARM技術的晶片有600億顆。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。在智慧型機、平板電腦、嵌入控制、多媒體數字等處理器領域擁有主導地位。

基本信息

企業簡介

ARM公司ARM公司
ARMHoldings是全球領先的半導體智慧財產權(IP)提供商,並因此在數字電子產品的開發中處於核心地位。ARM公司的總部位於英國劍橋,它擁有1700多名員工,在全球設立了多個辦事處,其中包括比利時、法國、印度、瑞典和美國的設計中心。

發展歷史

ARM公司是蘋果、諾基亞Acorn、VLSI、Technology等公司的合資企業。
ARM公司通過出售晶片技術授權,建立起新型的微處理器設計、生產和銷售商業模式。ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟體和OEM廠商,每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。利用這種合夥關係,ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。
總共有30家半導體公司與ARM簽訂了硬體技術使用許可協定,其中包括Intel、IBM、華為、三星半導體、NEC、SONY、飛利浦和NI這樣的大公司。至於軟體系統的合伙人,則包括微軟、SUN和MRI等一系列知名公司。
1991年ARM公司成立於英國劍橋,主要出售晶片設計技術的授權。採用ARM技術智慧財產權(IP核)的微處理器,即我們通常所說的ARM微處理器,已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網路系統、無線系統等各類產品市場,基於ARM技術的微處理器套用約占據了32位RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
20世紀90年代,ARM公司的業績平平,處理器的出貨量徘徊不前。由於資金短缺,ARM做出了一個意義深遠的決定:自己不製造晶片,只將晶片的設計方案授權(licensing)給其他公司,由它們來生產。正是這個模式,最終使得ARM晶片遍地開花,將封閉設計的Intel公司置於“人民戰爭”的汪洋大海。
進入21世紀之後,由於手機製造行業的快速發展,出貨量呈現爆炸式增長,ARM處理器占領了全球手機市場。2006年,全球ARM晶片出貨量為20億片,2010年,ARM合作夥伴的出貨量達到了60億。
ARM公司是專門從事基於RISC技術晶片設計開發的公司,作為智慧財產權供應商,本身不直接從事晶片生產,靠轉讓設計許可由合作公司生產各具特色的晶片,世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的ARM微處理器核,根據各自不同的套用領域,加入適當的外圍電路,從而形成自己的ARM微處理器晶片進入市場。全世界有幾十家大的半導體公司都使用ARM公司的授權,因此既使得ARM技術獲得更多的第三方工具、製造、軟體的支持,又使整個系統成本降低,使產品更容易進入市場被消費者所接受,更具有競爭力。
ARM商品模式的強大之處在於它在世界範圍有超過100個的合作夥伴(Partners)。ARM採用轉讓許可證制度,由合作夥伴生產晶片。
2007年底,ARM的雇員總數為1728人,持有專利700項(另有900項正在申請批准中),全球分支機構31家,合作夥伴200家,年收入2.6億英鎊。

主要特點

ARM的商業模式主要涉及IP的設計和許可,而非生產和銷售實際的半導體晶片。ARM向合作夥伴網路(包括世界領先的半導體公司和系統公司)授予IP許可證。這些合作夥伴可利用ARM的IP設計創造和生產片上系統設計,但需要向ARM支付原始IP的許可費用並為每塊生產的晶片或晶片交納版稅。除了處理器IP外,ARM還提供了一系列工具、物理和系統IP來最佳化片上系統設計。
正因為ARM的IP多種多樣以及支持基於ARM的解決方案的晶片和軟體體系十分龐大,全球領先的原始設備製造商(OEM)都在廣泛使用ARM技術,套用領域涉及手機、數字機頂盒以及汽車制動系統和網路路由器。當今,全球95%以上的手機以及超過四分之一的電子設備都在使用ARM技術。

授權說明

ARM公司ARM公司
ARM公司本身並不靠自有的設計來製造或出售CPU,而是將處理器架構授權給有興趣的廠家。ARM提供了多樣的授權條款,包括售價與散播性等項目。對於授權方來說,ARM提供了ARM核心的整合硬體敘述,包含完整的軟體開發工具(編譯器、debugger、SDK),以及針對內含ARMCPU矽晶片的銷售權。對於無晶圓廠的授權方來說,其希望能將ARM核心整合到他們自行研發的晶片設計中,通常就僅針對取得一份生產就緒的智慧財產權核心(IPCore)認證。對這些客戶來說,ARM會釋出所選的ARM核心的閘極電路圖,連同抽象模擬模型和測試程式,以協助設計整合和驗證。需求更多的客戶,包括整合元件製造商(IDM)和晶圓廠家,就選擇可合成的RTL(暫存器轉移層級,如Verilog)形式來取得處理器的智慧財產權(IP)。藉助可整合的RTL,客戶就有能力能進行架構上的最佳化與加強。這個方式能讓設計者完成額外的設計目標(如高震盪頻率、低能量耗損、指令集延伸等)而不會受限於無法更動的電路圖。雖然ARM並不授予受權方再次出售ARM架構本身,但受權方可以任意地出售製品(如晶片元件、評估板、完整系統等)。商用晶圓廠是特殊例子,因為他們不僅授予能出售包含ARM核心的矽晶成品,對其它客戶來講,他們通常也保留重製ARM核心的權利。
就像大多數IP出售方,ARM依照使用價值來決定IP的售價。
在架構上而言,更低效能的ARM核心比更高效能的核心擁有較低的授權費。以矽晶片實作而言,一顆可整合的核心要比一顆硬體宏(黑箱)核心要來得貴。更複雜的價位問題來講,持有ARM授權的商用晶圓廠(例如韓國三星和日本富士通)可以提供更低的授權價格給他們的晶圓廠客戶。透過晶圓廠自有的設計技術,客戶可以更低或是免費的ARM預付授權費來取得ARM核心。相較於不具備自有設計技術的專門半導體晶圓廠(如台積電和聯電),富士通/三星對每片晶圓多收取了兩至三倍的費用。對中少量的套用而言,具備設計部門的晶圓廠提供較低的整體價格(透過授權費用的補助)。對於量產而言,由於長期的成本縮減可藉由更低的晶圓價格,減少ARM的NRE成本,使得專門的晶圓廠也成了一個更好的選擇。
許多半導體公司持有ARM授權:Atmel、Broadcom、CirrusLogic、Freescale(於2004從摩托羅拉公司獨立出來)、Qualcomm、富士通、英特爾(藉由和Digital的控訴調停)、IBM,英飛凌科技,任天堂,恩智浦半導體(於2006年從飛利浦獨立出來)、OKI電氣工業,三星電子,Sharp,STMicroelectronics,德州儀器和VLSI等許多這些公司均擁有各個不同形式的ARM授權。雖然ARM的授權項目由保密契約所涵蓋,在智慧財產權工業,ARM是廣為人知最昂貴的CPU核心之一。單一的客戶產品包含一個基本的ARM核心可能就需索取一次高達美金20萬的授權費用。而若是牽涉到大量架構上修改,則費用就可能超過千萬美元。
ARM(AsynchronousResponseMode:異步回響方式)也是一種非平衡數據鏈路操作方式,與NRM不同的是,ARM下的傳輸過程由從站啟動。從站主動傳送給主站的一個或一組幀中可包含有信息,也可以是僅以控制為目的而發的幀。在這種操作方式下,由從站來控制逾時和重發。該方式對採用輪詢方式的多站鏈路來說是必不可少的。
ARM微處理器包括下面幾個系列,以及其它廠商基於ARM體系結構的處理器,除了具有ARM體系結構的共同特點以外,每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和套用領域。
ARM7系列
ARM9系列
ARM9E系列
ARM10E系列
SecurCore系列
Intel的Xscale
Intel的StrongARM
其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個通用處理器系列,每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同套用領域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的套用而設計。
1)arm7
ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器,最適合用於對價位和功耗要求較高的消費類套用。ARM7微處理器系列具有如下特點:
具有嵌入式ICE-RT邏輯,調試開發方便。
極低的功耗,適合對功耗要求較高的套用,如攜帶型產品。
能夠提供0.9MIPS/MHz的三級流水線結構。
代碼密度高併兼容16位的Thumb指令集。
對作業系統的支持廣泛,包括WindowsCE、Linux、PalmOS等。
指令系統與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容,便於用戶的產品升級換代。
主頻最高可達130MIPS,高速的運算處理能力能勝任絕大多數的複雜套用。
ARM7系列微處理器的主要套用領域為:工業控制、Internet設備、網路和數據機設備、行動電話等多種多媒體和嵌入式套用。
ARM7系列微處理器包括如下幾種類型的核:ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中,ARM7TDMI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器,屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為:
T:支持16位壓縮指令集Thumb
D:支持片上Debug
M:內嵌硬體乘法器
I:嵌入式ICE,支持片上斷點和調試點
2)arm9
ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特點:
5級整數流水線,指令執行效率更高。
提供1.1MIPS/MHz的哈佛結構。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持32位的高速AMBA匯流排接口。
全性能的MMU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式作業系統。
MPU支持實時作業系統。
支持數據Cache和指令Cache,具有更高的指令和數據處理能力。
ARM9系列微處理器主要套用於無線設備、儀器儀表、安全系統、機頂盒、高端印表機、數字,照相機和數字攝像機等。
ARM9系列微處理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三種類型,以適用於不同的套用場合
3)arm9e
ARM9E系列微處理器為可綜合處理器,使用單一的處理器核心提供了微控制器、DSP、Java套用系統的解決方案,極大的減少了晶片的面積和系統的複雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強的DSP處理能力,很適合於那些需要同時使用DSP和微控制器的套用場合。
ARM9E系列微處理器的主要特點如下:
支持DSP指令集,適合於需要高速數位訊號處理的場合。
5級整數流水線,指令執行效率更高。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持32位的高速AMBA匯流排接口。
支持VFP9浮點處理協處理器。
全性能的MMU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式作業系統。
MPU支持實時作業系統。
支持數據Cache和指令Cache,具有更高的指令和數據處理能力。
主頻最高可達300MIPS。
ARM9E系列微處理器主要套用於下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業控制、存儲設備和網路設備等領域。
ARM9E系列微處理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三種類型,以適用於不同的套用場合。
4)arm10e
ARM10E系列微處理器具有高性能、低功耗的特點,由於採用了新的體系結構,與同等的ARM9器件相比較,在同樣的時鐘頻率下,性能提高了近50%,同時,ARM10E系列微處理器採用了兩種先進的節能方式,使其功耗極低。
ARM10E系列微處理器的主要特點如下:
支持DSP指令集,適合於需要高速數位訊號處理的場合。
6級整數流水線,指令執行效率更高。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持32位的高速AMBA匯流排接口。
支持VFP10浮點處理協處理器。
全性能的MMU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式作業系統。</p>
支持數據Cache和指令Cache,具有更高的指令和數據處理能力
主頻最高可達400MIPS。
內嵌並行讀/寫操作部件。
ARM10E系列微處理器主要套用於下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業控制、通信和信息系統等領域。
ARM10E系列微處理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三種類型,以適用於不同的套用場合。
5)SecurCore
SecurCore系列微處理器專為安全需要而設計,提供了完善的32位RISC技術的安全解決方案,因此,SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結構的低功耗、高性能的特點外,還具有其獨特的優勢,即提供了對安全解決方案的支持。
SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結構各種主要特點外,還在系統安全方面具有如下的特點:
帶有靈活的保護單元,以確保作業系統和套用數據的安全。
採用軟核心技術,防止外部對其進行掃描探測。
可集成用戶自己的安全特性和其他協處理器。
SecurCore系列微處理器主要套用於一些對安全性要求較高的套用產品及套用系統,如電子商務、電子政務、電子銀行業務、網路和認證系統等領域。
SecurCore系列微處理器包含SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCoreSC210四種類型,以適用於不同的套用場合。
6)StrongARM
IntelStrongARMSA-1100處理器是採用ARM體系結構高度集成的32位RISC微處理器。它融合了Intel公司的設計和處理技術以及ARM體系結構的電源效率,採用在軟體上兼容ARMv4體系結構、同時採用具有Intel技術優點的體系結構。
IntelStrongARM處理器是攜帶型通訊產品和消費類電子產品的理想選擇,已成功套用於多家公司的掌上電腦系列產品。
7)Xscale
Xscale處理器是基於ARMv5TE體系結構的解決方案,是一款全性能、高性價比、低功耗的處理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集,已使用在數字行動電話、個人數字助理和網路產品等場合。
Xscale處理器是Intel主要推廣的一款ARM微處理器。

競爭對手

競爭對手:英特爾
市場份額
手機處理器90%的市場份額
上網本處理器30%的市場份額
平板電腦處理器70%的市場份額
PC處理器
AMD公司正在推動其基於ARM技術的晶片,宣布在2014年下半年推出新的“西雅圖”ARM處理器。
AMD不是第一個致力於生產基於ARM處理器的製造商,套用微電路在四月推出了自己系統的64位ARM晶片。晶片上“系統”(SOC)的名字幾乎描述了這些設備是什麼:整個伺服器的硬體裝到一個小晶片裡面。只有隻讀存儲器,硬碟驅動器或固態存儲是不存在的。
ARM和英特爾
“傳統”的計算設備,如筆記本電腦,桌上型電腦,伺服器,英特爾,AMD,它是相當多的。英特爾x86架構的PC已經存在了30多年,其競爭對手只有AMD。
Intel和AMD處理器,它們有許多相同的功能和架構,有很多共同的東西。對於一件事,它們是非常強大的,因為它們已經出現了這么長的時間,大量的機器運行的作業系統都依靠這些晶片,包括Windows,MacOSX和Linux。
ARM開發的核心架構授權給任何硬體製造商進行設計,並生產自己的處理器。由於ARM處理器的設計方式使得功率非常小,這使得它們非常適合用於個人電子設備。
雲計算
英特爾伺服器處理器平均80瓦的功率只是運行一樣東西,但是一個多核心的ARM處理器大約只有4瓦的功率。這是一整個系統運行在一個晶片上,不僅僅是處理器。更小的功率意味著更少的阻力,熱量降低,更少的熱量意味著可以節約更多的錢。如果成功,那么大規模的數據中心應該看到電力和冷卻成本的顯著降低,並增加了每平方尺的計算能力,因為理論上你可以塞更多SoC在一台伺服器空間上。
ARM伺服器的應用程式和作業系統仍然會被移植,使他們能夠在ARM處理器上運行。一些Linux發行版和WindowsRT已經有了各級ARM的支持,但基於ARM的微軟SurfaceRT的問題是,仍然有很多應用程式需要從Windows移植到WindowsRT。

ARM在中國

ARM公司中國總部設立在上海,執行中國地區所有的產品業務和售後支持。其中在深圳設有辦事處,專門處理ARM相關技術問題。
ARM在中國主要從事ARMIP核心方面的工作,對於ARM軟體工具,包括DS-5,RVDS,MDK-ARM等則不直接進行銷售,由其中國區代理商億道電子作為渠道分銷商,負責銷售開發工具和客戶服務。

軟銀收購

2016年7月,日本軟銀已經同意以234億英鎊(約合310億美元)的價格收購英國晶片設計公司ARM。軟銀認為,憑藉這筆收購,ARM將讓軟銀成為下一個潛力巨大的科技市場(即物聯網)的領導者。
這筆交易將在2016年7月25日早晨宣布。

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