从手机到人工智能，ARM重新诠释改变人类的新运算

2017-05-19 13:15:00 来源: 互联网

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在智能手机崛起前，多数的人谈到电脑，多半只知道AMD 、 Intel与NVIDIA ，不过随着智能手机崛起， ARM这个名字也渐渐广为人知，不过不同于前三家以电脑为主的品牌， ARM总给人一种蒙着神秘面纱的感觉，好像哪里都可以听到搭载ARM的核心，但却又不是处理器的品牌，不过或许很多人并不清楚， ARM不仅仅只是智能手机界的霸主，从物联网装置到伺服器甚至汽车，处处可见ARM的技术。

虽然ARM 广为人知是智能手机崛起后近几年的事情，不过追溯到ARM 的前身艾康电脑 ( Acorn Computers)，则可回溯到上个世纪1978 年，而后在1990 年正式成立ARM。早期的ARM 并非主打高效能运算，而是以省电的微处理器技术为主，从省电的微处理器开始发展至今，也成为ARM 在智能手机能兼顾高效能与省电的基础。

ARM 是一家很不同的公司，他不像AMD 、 Intel 或是NVIDIA 本身既是技术拥有者也是核心与处理器品牌， ARM 是一家所谓的IP 技术授权公司，完全不涉及自有处理器品牌。什么是IP 技术授权公司？也就是自身拥有技术但不涉及品牌实体产品，而是将技术授权给如苹果、高通、联发科、三星等公司，而这些公司在透过ARM 所授权的技术,再进一步打造自己的处理器。

图说：如 Intel 的处理器就像调理包，虽然方便但却缺乏弹性

还是有点难懂吗？或许用比喻的方式会简单一些吧。假设把处理器当成商店卖的套餐， AMD 、 Intel 与NVIDIA 就像是卖调理包的公司，进去之后所有的套餐从食材、烹饪方式、主食与配菜搭配、包装都是由中央工厂调配完成，对消费者而言好处是打开调理包就是一道料理，虽然口味均一却也缺乏变化。

图说：三星Galaxy S8 的处理器就是结合ARM 的Cortex-A 与Mali GPU 搭配自身技术设计的产物

而ARM 则像是提供食材与食谱的公司，像是苹果、高通、联发科与三星都可选择要购买的是什么，由于ARM 的授权还可分为只提供指令集供客户自行修改或是微架构，有能力自行调教的客户可以只选择购买指令集，而在其它领域有专精的客户则可购买已经有完整设计的微架构，再搭配自己的技术打造自己的处理器。

指令集就像是食材，食材需要经过烹饪才能食用；而微架构就如同是食谱，给了不知道如何烹调的人可以参考的方式。知道怎样烹调的可以直接向ARM 买食材并依照自己的专业进行烹调，不知道怎样烹调的就连食谱一起买，按表操课也是能做出一道料理。

图说：高通Snapdragon 835 就是基于ARM 指令集的半客制化自主处理器

若把处理器当成一份套餐， CPU 就宛若饭、面等主食，而GPU 则像是主菜，其它的部分像是ISP 、 DSP 等就如同配菜一样，只需要主食可以只购买主食相关的食材与食谱，而主食若要变成套餐，除了同样向ARM 购买以外，也可搭配自己准备的主菜与配菜，例如苹果、高通的处理器，除了CPU 是以基于ARM 微架构自行设计外，其GPU 就非ARM 的专利技术。

图说：联发科Helio X30 虽使用ARM 标准微架构与Mali GPU ，不过在核心配置采用独家三丛集成为其特色

这样的独特模式，也造就ARM 在市场引领创新，因为客户可依照自身需求，省却了如CPU 架构这样需要投入人力与财力进行研发的复杂部分，专注于自身擅长的领域，例如高通、联发科等对于基频技术的专业，或是苹果对于架构最佳化微调的技术。

且ARM 与PC 处理器厂商最不同的地方，就是与客户之间保有良好的互动关系， ARM 不仅把授权所得积极的投入新技术开发， ARM 每一次开发新技术架构前，皆是与客户商讨前瞻性的需求，以未来至少3 到5 年的需求，投入下一代新技术的开发，这也确保ARM 所推出的指令集与微架构都会是客户所需要的，这也是ARM 之所以能够拥有越来越多客户合作的关键。

不同于PC 世代一切以CPU 效能为圭臬， ARM 自始都很强调根据不同需求使用不同的核心，以多种核心搭配使效率得以最大化，故ARM 与其客户所推出的处理器，皆整合为不同情境所需的多种核心，而每个核心的配置也都有其意义存在。

图说： ARM 的CPU 专利因应不同的应用分为三大类

先前也提到， ARM 不仅是智能手机界各家处理器背后的王者，同时深入每个会用到与核心相关的地方； ARM 旗下的CPU 分为三大类，分别是高效能运算的Cortex-A ，重视即时性与低延迟的Cortex-R ，以及以省电的微处理器应用为主的Cortex-M ，这三项核心都有着不同的特质，亦可同时并存在同一颗处理器或是在同一平台的不同处理器间配合。

图说： ARM 架构也渐渐进入伺服器领域

Cortex-A 是目前最常听到的ARM 微架构，也就是传统被熟知的CPU 中央处理器，具备执行作业系统的能力； Cortex-R 被称为即时处理器，过去最常用于需要高精度与快速反应的硬碟马达或是引擎供油管理，现在则因为网路技术流量提升，也被用于网路数据管理； Cortex-M 则被称为微处理器，应用的范围广到惊人，从滑鼠的光学引擎、物联网应用、智能家电等，都有Cortex-M 的身影。

此外，在CPU 架构中， ARM 早意识到顾及省电与效率下，难以依靠单一种高效能Cortex-A 核心达成，故也在智能手机开始重视效能后，提出称为big.LITTLE 的核心配置设计，以一组最多四核心、以一组省电、一组高效能的核心搭配，在不同的运算需求进行切换，兼顾省电与运算效能需要。

而且今年ARM 也将省电技术再升华，推出从基本架构方面改善的DynamIQ 设计，并宣布DynamIQ big.LITTLE ，不仅让一组内的核心最多可以达到8 核心，同时也让高效能与省电核心可以在同一群组中并存，使设计与运作原理变得更简单，也使效率再次提升，更多的细节可见接下来的一图看懂DynamIQ 。

图说：物联网世代将会更大量使用到ARM 的技术

除了提供CPU 架构与设计以外， ARM 也提供Mali GPU 与Mali ISP 等技术，同时也开始着墨前几年完全不敢想像的基于平行运算的高效能运算应用，在低能耗方面更由于物联网概念逐渐成形，也有越来越多基于Cortex-M 的应用出现， ARM 涵盖的领域也更加由微至巨，这也是称ARM 为产业界无冕王的原因。

虽然以ARM独特的模式与伙伴关系， ARM几乎可说在业界已独领风潮，不过ARM依旧谨慎的持续发展新技术，深怕因为怠慢新技术的开发使伙伴的创新无法持续向前，201 6年九月ARM加入了关注物联网的日本软银集团,在集团的助力下, ARM持续加码投入技术研发,以期身为技术领军者却仍能战战兢兢如履薄冰，更是让ARM能够拥有当前局势的关键。

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