省電的微處理器成為ARM在智能手機(jī)能兼顧高效能與省電的基礎(chǔ)

在智能手機(jī)崛起前，多數(shù)的人談到電腦，多半只知道AMD 、 Intel與NVIDIA ，不過(guò)隨著智能手機(jī)崛起， ARM這個(gè)名字也漸漸廣為人知，不過(guò)不同于前三家以電腦為主的品牌， ARM總給人一種蒙著神秘面紗的感覺(jué)，好像哪里都可以聽(tīng)到搭載ARM的核心，但卻又不是處理器的品牌，不過(guò)或許很多人并不清楚， ARM不僅僅只是智能手機(jī)界的霸主，從物聯(lián)網(wǎng)裝置到伺服器甚至汽車，處處可見(jiàn)ARM的技術(shù)。

雖然ARM 廣為人知是智能手機(jī)崛起后近幾年的事情，不過(guò)追溯到ARM 的前身艾康電腦 （ Acorn Computers），則可回溯到上個(gè)世紀(jì)1978 年，而后在1990 年正式成立ARM。早期的ARM 并非主打高效能運(yùn)算，而是以省電的微處理器技術(shù)為主，從省電的微處理器開(kāi)始發(fā)展至今，也成為ARM 在智能手機(jī)能兼顧高效能與省電的基礎(chǔ)。

ARM 是一家很不同的公司，他不像AMD 、 Intel 或是NVIDIA 本身既是技術(shù)擁有者也是核心與處理器品牌， ARM 是一家所謂的IP 技術(shù)授權(quán)公司，完全不涉及自有處理器品牌。什么是IP 技術(shù)授權(quán)公司？也就是自身?yè)碛屑夹g(shù)但不涉及品牌實(shí)體產(chǎn)品，而是將技術(shù)授權(quán)給如蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科、三星等公司，而這些公司在透過(guò)ARM 所授權(quán)的技術(shù)，再進(jìn)一步打造自己的處理器。

還是有點(diǎn)難懂嗎？或許用比喻的方式會(huì)簡(jiǎn)單一些吧。假設(shè)把處理器當(dāng)成商店賣的套餐， AMD 、 Intel 與NVIDIA 就像是賣調(diào)理包的公司，進(jìn)去之后所有的套餐從食材、烹飪方式、主食與配菜搭配、包裝都是由中央工廠調(diào)配完成，對(duì)消費(fèi)者而言好處是打開(kāi)調(diào)理包就是一道料理，雖然口味均一卻也缺乏變化。

而ARM 則像是提供食材與食譜的公司，像是蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科與三星都可選擇要購(gòu)買的是什么，由于ARM 的授權(quán)還可分為只提供指令集供客戶自行修改或是微架構(gòu)，有能力自行調(diào)教的客戶可以只選擇購(gòu)買指令集，而在其它領(lǐng)域有專精的客戶則可購(gòu)買已經(jīng)有完整設(shè)計(jì)的微架構(gòu)，再搭配自己的技術(shù)打造自己的處理器。

指令集就像是食材，食材需要經(jīng)過(guò)烹飪才能食用；而微架構(gòu)就如同是食譜，給了不知道如何烹調(diào)的人可以參考的方式。知道怎樣烹調(diào)的可以直接向ARM 買食材并依照自己的專業(yè)進(jìn)行烹調(diào)，不知道怎樣烹調(diào)的就連食譜一起買，按表操課也是能做出一道料理。

若把處理器當(dāng)成一份套餐， CPU 就宛若飯、面等主食，而GPU 則像是主菜，其它的部分像是ISP 、 DSP 等就如同配菜一樣，只需要主食可以只購(gòu)買主食相關(guān)的食材與食譜，而主食若要變成套餐，除了同樣向ARM 購(gòu)買以外，也可搭配自己準(zhǔn)備的主菜與配菜，例如蘋果、高通的處理器，除了CPU 是以基于ARM 微架構(gòu)自行設(shè)計(jì)外，其GPU 就非ARM 的專利技術(shù)。

這樣的獨(dú)特模式，也造就ARM 在市場(chǎng)引領(lǐng)創(chuàng)新，因?yàn)榭蛻艨梢勒兆陨硇枨螅s了如CPU 架構(gòu)這樣需要投入人力與財(cái)力進(jìn)行研發(fā)的復(fù)雜部分，專注于自身擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，例如高通、聯(lián)發(fā)科等對(duì)于基頻技術(shù)的專業(yè)，或是蘋果對(duì)于架構(gòu)最佳化微調(diào)的技術(shù)。

且ARM 與PC 處理器廠商最不同的地方，就是與客戶之間保有良好的互動(dòng)關(guān)系， ARM 不僅把授權(quán)所得積極的投入新技術(shù)開(kāi)發(fā)， ARM 每一次開(kāi)發(fā)新技術(shù)架構(gòu)前，皆是與客戶商討前瞻性的需求，以未來(lái)至少3 到5 年的需求，投入下一代新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，這也確保ARM 所推出的指令集與微架構(gòu)都會(huì)是客戶所需要的，這也是ARM 之所以能夠擁有越來(lái)越多客戶合作的關(guān)鍵。

不同于PC 世代一切以CPU 效能為圭臬， ARM 自始都很強(qiáng)調(diào)根據(jù)不同需求使用不同的核心，以多種核心搭配使效率得以最大化，故ARM 與其客戶所推出的處理器，皆整合為不同情境所需的多種核心，而每個(gè)核心的配置也都有其意義存在。

先前也提到， ARM 不僅是智能手機(jī)界各家處理器背后的王者，同時(shí)深入每個(gè)會(huì)用到與核心相關(guān)的地方； ARM 旗下的CPU 分為三大類，分別是高效能運(yùn)算的Cortex-A ，重視即時(shí)性與低延遲的Cortex-R ，以及以省電的微處理器應(yīng)用為主的Cortex-M ，這三項(xiàng)核心都有著不同的特質(zhì)，亦可同時(shí)并存在同一顆處理器或是在同一平臺(tái)的不同處理器間配合。

Cortex-A 是目前最常聽(tīng)到的ARM 微架構(gòu)，也就是傳統(tǒng)被熟知的CPU 中央處理器，具備執(zhí)行作業(yè)系統(tǒng)的能力； Cortex-R 被稱為即時(shí)處理器，過(guò)去最常用于需要高精度與快速反應(yīng)的硬碟馬達(dá)或是引擎供油管理，現(xiàn)在則因?yàn)榫W(wǎng)路技術(shù)流量提升，也被用于網(wǎng)路數(shù)據(jù)管理； Cortex-M 則被稱為微處理器，應(yīng)用的范圍廣到驚人，從滑鼠的光學(xué)引擎、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、智能家電等，都有Cortex-M 的身影。

此外，在CPU 架構(gòu)中， ARM 早意識(shí)到顧及省電與效率下，難以依靠單一種高效能Cortex-A 核心達(dá)成，故也在智能手機(jī)開(kāi)始重視效能后，提出稱為big.LITTLE 的核心配置設(shè)計(jì)，以一組最多四核心、以一組省電、一組高效能的核心搭配，在不同的運(yùn)算需求進(jìn)行切換，兼顧省電與運(yùn)算效能需要。

而且今年ARM 也將省電技術(shù)再升華，推出從基本架構(gòu)方面改善的DynamIQ 設(shè)計(jì)，并宣布DynamIQ big.LITTLE ，不僅讓一組內(nèi)的核心最多可以達(dá)到8 核心，同時(shí)也讓高效能與省電核心可以在同一群組中并存，使設(shè)計(jì)與運(yùn)作原理變得更簡(jiǎn)單，也使效率再次提升，更多的細(xì)節(jié)可見(jiàn)接下來(lái)的一圖看懂DynamIQ 。

除了提供CPU 架構(gòu)與設(shè)計(jì)以外， ARM 也提供Mali GPU 與Mali ISP 等技術(shù)，同時(shí)也開(kāi)始著墨前幾年完全不敢想像的基于平行運(yùn)算的高效能運(yùn)算應(yīng)用，在低能耗方面更由于物聯(lián)網(wǎng)概念逐漸成形，也有越來(lái)越多基于Cortex-M 的應(yīng)用出現(xiàn)， ARM 涵蓋的領(lǐng)域也更加由微至巨，這也是稱ARM 為產(chǎn)業(yè)界無(wú)冕王的原因。

雖然以ARM獨(dú)特的模式與伙伴關(guān)系， ARM幾乎可說(shuō)在業(yè)界已獨(dú)領(lǐng)風(fēng)潮，不過(guò)ARM依舊謹(jǐn)慎的持續(xù)發(fā)展新技術(shù)，深怕因?yàn)榈÷录夹g(shù)的開(kāi)發(fā)使伙伴的創(chuàng)新無(wú)法持續(xù)向前，201 6年九月ARM加入了關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的日本軟銀集團(tuán)，在集團(tuán)的助力下， ARM持續(xù)加碼投入技術(shù)研發(fā)，以期身為技術(shù)領(lǐng)軍者卻仍能戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢如履薄冰，更是讓ARM能夠擁有當(dāng)前局勢(shì)的關(guān)鍵。
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