ARM架构

ARM架构，过去称作高级精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），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。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通信领域，符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。

至2009年为止，ARM架构处理器占了市面上所有32位嵌入式RISC处理器90%的比例^[1]，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式设备（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌面型路由器）甚至在×××的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品，重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。

内核种类

主条目：ARM处理器内核列表

架构
处理器家族

ARMv1
ARM1

ARMv2
ARM2、ARM3

ARMv3
ARM6, ARM7

ARMv4
StrongARM、ARM7TDMI、ARM9TDMI

ARMv5
ARM7EJ、ARM9E、ARM10E、XScale

ARMv6
ARM11、ARM Cortex-M

ARMv7
ARM Cortex-A、ARM Cortex-M、ARM Cortex-R

ARMv8
尚未有商品问世。预计将会支持64位的数据与寻址。^[4][5]

历史

一颗主要用于路由器的科胜讯公司ARM处理器

用于松下多媒体播放机的芯片

ARM的设计是艾康电脑公司于1983年开始的开发计划。

这个团队由Roger Wilson和Steve Furber带领，着手开发一种类似高级6502架构的处理器。Acorn电脑有一大堆建构在6502处理器上的电脑，因此能设计出一颗类似的芯片即意味着对公司有很大的优势。

团队在1985年时开发出样本“ARM1”，而首颗真正能量产的“ARM2”于次年投产。ARM2具有32位的数据总线、26位的寻址空间，并提供64 Mbyte的寻址范围与16个32-bit的暂存器。暂存器中有一个作为程序计数器，其前面6位和后面2位用来保存处理器状态标记（Processor Status Flags）。ARM2可能是全世界最简单实用的32位微处理器，仅容纳了30,000个晶体管（六年后的摩托罗拉68000包含了70,000颗）。之所以精简的原因在于它不含微码（这大概占了68000的晶体管数约1/4至1/3）；而且与当时大多数的处理器相同，它没有包含任何的高速缓存。这个精简的特色使它只需消耗很少的电能，却能发挥比Intel 80286更好的性能.^[2]。后继的处理器“ARM3”则备有4KB的高速缓存，使它能发挥更佳的性能。

在1980年代晚期，苹果电脑开始与艾康电脑合作开发新版的ARM核心。由于这专案非常重要，艾康电脑甚至于1990年将设计团队另组成一间名为安谋国际科技（Advanced RISC Machines Ltd.）的新公司。也基于这原因，使得ARM有时候反而称作Advanced RISC Machine而不是Acorn RISC Machine。由于其母公司ARM Holdings plc于1998年在伦敦证券交易所和NASDAQ挂牌上市^[3]，使得Advanced RISC Machines成了ARM Ltd旗下拥有的产品。

这个专案到后来进入了“ARM6”，首版的样品在1991年发布，然后苹果电脑使用ARM6架构的ARM 610来当作他们Apple Newton产品的处理器。在1994年，艾康电脑使用ARM 610做为他们个人电脑产品的处理器。

在这些变革之后，内核部份却大多维持一样的大小——ARM2有30,000颗晶体管，但ARM6却也只增长到35,000颗。主要概念是以ODM的方式，使ARM核心能搭配一些选配的零件而制成一颗完整的CPU，而且可在现有的晶圆厂里制作并以低成本的方式达到很大的性能。

ARM的经营模式在于出售其半导体知识产权核心（IP core），授权厂家依照设计制作出建构于此核的单片机和中央处理器。最成功的实现案例属ARM7TDMI，几乎卖出了数亿套自带单片机的设备。

Digital曾购买这个架构的产权并研发出“StrongARM”。在233 MHz的频率下，这颗CPU只消耗1瓦特的电能（后来的芯片消耗得更少）。这项设计后来为了和英特尔的控诉和解而技术移转，英特尔因而利用StrongARM架构补强他们老旧的i960产品。英特尔后来开发出他们自有的高性能架构产品XScale，之后卖给了迈威尔科技。

支持智能手机、个人数码助理和其他手持设备最常见的架构是“ARMv4”。XScale和ARM926处理器是“ARMv5TE”，而且比起建构在ARMv4的StrongARM、ARM925T和ARM7TDMI等处理器还更常见于许多高级设备上^{[来源请求]}。

 

 

 

Windows 8 on ARM(WOA)

微软稍早前表示，采用“Windows 8 on ARM (WOA)”架构的新一代设备，将让使用者感觉到与x86/64 PC完全无差距的用户体验。该公司并表示， WOA和x86/64两种版本都将同时发布。
微软Windows部门总裁Steven Sinofsky指出，WOA将带来“绝不打折”的用户体验，而且它的外观和实际使用感觉都将符合人们的期待。能用相同的方法登入；用相同的方法来启动应用程序；还能用相同的方法来使用全新的Windows应用程序商店(Windows Store)；同样，这两种平台的使用者将看到崭新的Start启动屏幕和Metro风格的应用程序，以及IE、Windows文件浏览器(Windows File Explorer)和其他外部周边等；如果有需要，WOA也能让使用者存取Windows桌面，它将能提供“同样快速流畅的体验”。
为解决ARM架构的软件相容问题，WOA将包含一个代号为“Office 15”的套装软件，该套装软件内含Word、Excel、PowerPoint和OneNote，是特别为触控和最小化功耗而设计，能为使用者提供完整操作功能和文件相容性。因此，执行在ARM架构上的Office将会和目前在PC上的应用形式相同，而不是Metro风格。
WOA并不是完全独立的产品，这意味着使用者将无法在任意一种采用ARM架构的设备上进行安装，它将会直接由OEM业者安装在设备中。不同版本的ARM-based芯片将会提供截然不同的用户体验，Steven Sinofsky表示，“每一家获得ARM授权的业者，都会用不同的方法来开发产品，赋予这些产品独特功能，在设计时有着不同的权衡考量，最终每家公司都会开发出特有的硅芯片产品。”而这些选择，他指出，就是终端产品差异化的关键所在。这是微软选择三家ARM授权芯片供应商为合作伙伴的主要原因。三家伙伴分别为Nvidia、高通(Qualcomm)和德州仪器(TI)。
要让Windows在ARM架构上“顺畅”地执行，是一项极艰巨的工程挑战，结果便是“从芯片组到用户体验的全面性重新架构”。这些挑战包括设定Metro风格的应用程序、硬件加速的HTML5和IE 10，以及“永远连线”的连网功能。
据微软表示，WOA设备不用关机，因为这些设备的操作方法会像手机一样简单，而且会处在“连网待机”(Connected Standby)状态，因此，传统的“休眠”和“睡眠”模式就显得多余了。一旦WOA设备被唤醒，使用者便能立即进入全负载作业，能够立即使用整个WOA PC的所有功能。当屏幕变暗时(如使用者按下开关键或屏幕休眠时间已到)，WOA PC便会进入一种崭新的超低功枆模式，能让电池使用几个星期。事实上，WOA系统会动态调整功耗，而且会尽力寻求各种方法，如关关系统中未使用的部份来降低功耗。不是只有WOA设备具有“连网待机”功能，微软正在努力，希望x86/64 SoC也能实现相同功能。
应用程序设计师们也能使用最新的Visual Studio 11工具(包含C#/VB/XAML和Jscript/HTML5)，为WOA设备开发所需的WinRT (开发带Metro风格应用程序的Windows API )。针对WinRT的原生程序代码也支持C和C++，Sinofsky说。但他也承认WOA并不支持既有x86/64桌上型应用程序的执行、仿真(emulating)或移植。