狗眼看芯片之ARM

突然想起写了这些ARM SoC的文章，我还从来没有介绍过ARM这个公司。以下为转载，出处不知。

网上有不少介绍ARM处理器和历史的，那我就说说ARM的现状和未来吧。

ARM的总部在剑桥，同时在伦敦和纽约上市。市盈率常年超过100.这在芯片行业是个很夸张的数字，要知道Intel才十几的市盈率。原因有两个，第一名气大，移动界芯片的武林盟主。第二销售额低，净利也不高，2015年授权费和版税加一起才12亿美金，销售额连国内展讯都赶不上。ARM内部，真正盈利较好的只有做处理器的部门。

说到部门，ARM是麻雀虽小五脏俱全。全公司四千人，分布在处理器部门，媒体部门（图形处理器，视频和显示模块），系统IP和软件部门（总线，中断控制器，MMU，内存控制器，安全模块，调试模块，系统设计，各类基础软件），物理设计部门（物理库和处理器后端设计），软件工具部门（编译器，调试工具，仿真模型），物联网部门（蓝牙，物联网操作系统），图像信号部门，销售和市场部门，还有个商业发展部门（负责和战略客户的技术和联络，BAT之类，看着像是和市场部的内斗产物，英国佬的宫斗也是有千年传承的）。

ARM的赚钱方式简单明了，授权和版税。谁想用ARM的IP，那么跟据流片的次数，可以付一次流片的费用，也可以买三年内无限次流片，更可以永久买断。芯片量产后，根据产量，会按百分比收一点版税。这个和高通的版税完全不同，ARM全球一年版税也就几亿美元，只是高通的零头的零头。

作为重中之重的处理器设计部门，产品有A,R,M三个系列，和ARM名字重合，挺有趣。A指的是Application Processor，以前专指移动处理器，后来又扩展到服务器和网络处理器领域。R指Real Time，主要用于汽车，控制，固态硬盘，调制解调器等实时性需求较强的领域。M指MCU，一看名字就知道是微控制器，领域就更广，去年全球MCU出货量过60亿片，但单价很便宜。

A系列是ARM扬名立万的本钱，没有A系列，ARM也就是个高级8051的水平。ARM把A系列按照每赫兹功耗分为三等，低端的代表如A7和新出的A35，运行在几百兆赫兹，功耗几十毫瓦，适合手表和超低端手机。中端的代表如A53，作为大小核中的小核，运行在1-2Ghz，功耗3百毫瓦以下.当然也有人把它当大核用，功耗500毫瓦以上。再往上就比较丰富，A57是个相对较差的作品，再往后的A72，A73都达到了预期目的，运行在2Ghz以上，500豪瓦左右的功耗。在ARM的计划里，每年提升20%的每赫兹性能，2018年底会出一款单核性能和Intel Xeon抗衡的处理器，节点在7nm甚至5nm上，不知是不是能实现。我觉得有点悬，台积电的7nm上的最高频率和16nm也没差多少，加压到3Ghz了不起了，而x86现在就快到4Ghz了。ARM哪怕有每赫兹性能提升50%也赶不上Xeon。

R系列芯如其名，所有的设计都往实时性靠拢。可能有人对实时性有误解，以为实时性就是性能高，响应快，这是不完全的。实时性指的是，任何运算和处理，都在确定的较短时间内完成。按照这个理念，虚地址是不适合的，因为虚实转换查页表可能会连续不匹配，造成不可预计的访存时间。甚至中断处理中实地址访问内存时间也是不可控的，因为可能多个主设备存在访问冲突，必须使用绑定核的专有片上内存，才能保证几十个时钟周期内一定让中断得到处理。其它的措施，比如所有内部总线和缓存加入校验，采用双核冗余处理，都是R系列的特点。汽车和自动控制是R系列的典型应用。其余的存储控制器，3/4G调制解调器等，用处理器做的都是协议控制，不存在必须确定时间内响应的问题，只要平均延时达到要求即可。所以有人用A系列做这一类应用，毫不奇怪。

待续

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