Arm處理器的案例
高通宣布2023年推出下一代Arm處理器 業務多元化對戰蘋果
高通正式宣布將于2023年推出下一代Arm平臺處理器，并提前9個月向硬件客戶提供樣品。高通表示，該處理器旨在為Windows PC設定性能基準，性能可以和蘋果M系列處理器相媲美。
高通還做出承諾，下一代Arm處理器除了要在性能上追趕蘋果M系列，還將提供穩定持久的性能以及更低的功耗，希望能在性能和功耗表現等方面達到行業領先地位。同時，還承諾將擴大其 Adreno GPU的研發，目標是讓PC產品能提供不輸于桌面級的游戲性能表現
，從而在顯卡市場分一杯羹。
高通發力PC處理器市場
高通之前嘗試打入PC處理器領域，其產品包括2018年的驍龍8cx系列處理器，但性能表現平平并未掀起太大的波瀾。隨后，高通又陸續推出第二代、第三代產品，并與聯想、三星以及與微軟在Surface X的SQ1和SQ2上的合作，依舊沒起到太好的效果，很多人甚至懷疑Arm處理器在Windows系統下走不通。
但是，蘋果在去年推出M1系列時，基于Arm的處理器提供了革命性的能耗比。
展開 關注 | 一款革命性的Arm處理器
它是一種SoC，包括源自32位Arm Cortex-M0+處理器產品的32位處理器、存儲器、系統互連結構和接口塊以及外部總線接口。
PlasticARM架構和特性
a,SoC架構，顯示了內部結構、處理器和系統外設。處理器包含一個32位的Arm Cortex-M CPU和一個嵌套向量中斷控制器(NVIC)，并通過互連結構(AHB-LITE)連接到它的內存。最后，外部總線接口提供了通用輸入輸出(GPIO)接口，用于芯片外與測試框架通信。
b，與Arm Cortex-M0+CPU相比，PlasticARM使用的CPU的特點。這兩個cpu都完全支持Armv6-M架構，32位地址和數據能力，以及來自整個16位Thumb和32位Thumb指令集架構的一個子集的86條指令。CPU微架構具有兩級流水線。寄存器在Cortex-M0+的CPU中，但在PlasticARM中，寄存器被移動到SoC中的基于鎖存的RAM中，以節省Cortex-M的CPU區域。最后，兩個CPU之間以及與同一體系結構家族中的其他CPU之間都是二進制兼容的。
c，PlasticARM的模具布局，，表示Cortex-M處理器、ROM和RAM等白框中的關鍵塊。
d，PlasticARM的模具顯微圖，顯示模具和核心區域的尺寸。
該處理器完全支持Armv6-M指令集架構，這意味著為Cortex-M0+處理器生成的代碼也將在其派生的處理器上運行。處理器包括CPU和一個與CPU緊密耦合的嵌套向量中斷控制器(NVIC)，處理來自外部設備的中斷。
展開 站在巨人肩上，Arm第一代AI處理器究竟如何？
在本周舉行的、一年一度的Hot Chips會議上，移動芯片IP供應商Arm也展示了他們的第一代機器學習處理器，在今年晚些時候，合作伙伴也則可以用上這些IP。
這個最先被名為“Trillium”的架構由一些熟悉的元素與Arm邏輯核心捆綁在一起，對于那些對Nvidia Volta GPU提供的TensorCore、深鑒提供的壓縮技術、擁有可編程特性的FPGA和低功耗的DSP感興趣的人來說，這可能意味著很多。換句話說，Arm可能剛剛“拼湊”出了世界上最好的AI處理器，對于那些芯片制造商來說，這可能會是很大的麻煩。
正如Arm的技術總監兼杰出工程師Ian Bratt本周在Hot Chips上告訴我們的那樣，作為首次涉足AI處理器初哥，Arm的設計目的是盡可能拓寬產品的應用范圍，以便能夠滿足服務器端AI的市場需求，同時也可以為汽車和物聯網這些小型設備提供服務。
“在第一代機器學習處理器的開發過程中，我們走了一些彎路，那就是我們將舊框架帶入了一個新問題。我們可以看到GPU，CPU和DSP如何被用于機器學習，但我們開始看到我們如何能夠更明顯地利用每一項技術。”
如下所示，Arm的機器學習架構并沒有什么特別之處，但值得注意的是他們從硬件，壓縮和編譯器中最成功的創新中汲取的東西。
構建塊是計算引擎，每個（總共16個）是64 KB的SRAM片。MAC引擎（與Nvidia的TensorCore不同）是執行卷積的地方，可編程層引擎處理層之間的大部分必要的混排（shuffling）。該架構具有DMA引擎，用于與外部存儲器接口通信。Arm自己的Cortex技術則充當控制引擎。
Bratt通過對神經網絡處理器芯片中最重要的內容的理解來打破各種架構特征。
展開 蘋果為Mac定制的Arm處理器或2020年問世
這不重要，重點是他又發話了，他表示 2020 年之后，Mac 電腦產線將迎來重大變革，因為開始有 Mac 機型搭載蘋果自主設計的基于 ARM 架構的芯片。
10 月 18 日消息，近日，郭明錤向投資者分享了一份報告。在報告中他表示，多年以來臺積電一直是蘋果唯一的 A 系列芯片生產商，未來幾年臺積電仍繼續為蘋果生產 A 系列芯片，至少 2019 年和 2020 年仍是“唯一供應商”，屆時將為蘋果生產 A13 和 A14 芯片。
郭明錤稱，蘋果將越來越依賴臺積電，因為與其他競爭對手相比，臺積電針對芯片的“設計和生產能力足夠卓越”，而且與三星和其他蘋果供應商不同，臺積電在其他產品市場上不與蘋果競爭。
郭明錤堅稱，從 2020 年或 2021 年開始，臺積電將開始為 Mac 電腦機型生產蘋果自主設計的基于 ARM 的處理器。其實早在今年 4 月份就有來自彭博社的消息稱，蘋果計劃最早從 2020 年開始，將以自家定制的 Mac 芯片取代英特爾芯片，只不過郭明錤在其最新的報告中又重申了這一點。
定制設計的 Mac 芯片有多種好處。很顯然，蘋果一旦有了自主定制的 Mac 芯片，自家的 Mac 產品更新換代將不再需要看英特爾臉色，畢竟近些年英特爾不僅擠牙膏，而且芯片發貨的時間總是一推再推。不僅如此，蘋果一旦掌握控制權，還能夠基于自主定制的 Mac 芯片更快的整合區別于競爭對手的新功能，讓生態更快向前發展，從而換取更高的利潤。
郭明錤在其最新的報告中也認同以上觀點，并且列出了四個他總結的優勢：
(1)蘋果可以完全控制 Mac 電腦的設計和生產，就像對 iPhone和 iPad 那樣，并且可以擺脫英特爾處理器出貨量變化的負面影響。
(2)直接與芯片代工制造商談價，處理器生產成本更低，利潤更高。
展開 
華夏芯推出新型處理器內核IP，對標Arm和CEVA
近日，位于美國加州的著名芯片雜志《Microprocessor Report（微處理器報告）》刊登了對華夏芯通用處理器有限公司的IP核的深度分析報道。
《微處理器報告》是在全球業界享有盛名、主要面向工程師和其他行業讀者的處理器專業雜志，為了彰顯其客觀性和獨立性，該雜志不接受任何廣告。其備受全球高端處理器研發機構和廣大讀者青睞的地方是對市場新出現的高性能處理器芯片的深度分析。另外，該雜志刊登的內容覆蓋了處理器的設計問題、基于處理器的系統、新型內存和邏輯芯片、嵌入式處理器，GPU、DSP技術和IP核等領域。同一天，《微處理器報告》的母公司Linley，也在其《Linley新聞快報》中報道了華夏芯推出“統一處理器（Unity）”IP核平臺的消息，并刊登了《微處理器報告》中對華夏芯的處理器IP核分析報告的摘要。
根據《微處理器報告》，“華夏芯公司的‘統一處理器（Unity）’IP平臺包括64位CPU，可配置的深度學習加速器（DLA）和矢量DSP一組處理器內核系列，可以與ARM，Ceva以及其他IP供應商的產品相媲美，其中DLA是一個288-MAC的內核，但它可以擴展為包含2,304個半精度浮點MAC的八核配置。該公司也正在開發通用GPU。華夏芯計劃在臺積電28nm工藝驗證設計后，開始在18年第四季度將CPU，DLA和DSP作為硬核和軟核授權。”
華夏芯是中國為數不多從事異構架構處理器設計、并擁有完整自主知識產權的芯片設計公司之一。與傳統的處理架構相比，異構處理架構具有可編程、高性能、低功效等顯著優點，被業界普遍認為將是下一代主流芯片的處理架構。
《微處理器報告》和《Linley新聞快報》均提到華夏芯下屬的優創半導體公司（Optimum）的首席執行官目前是“HSA全球異構系統架構聯盟”的主席。
展開 強悍的A64FX為Arm服務器打了一針強心劑
其中，“天河三號”采取的技術路線則是基于ARM構架處理器，中科曙光則選擇了類似于美國主流超算的CPU+GPU技術路線，“神威”采用的是眾核異構體系——國產申威SW26010處理器。
此外，歐盟預計于2022~2023年交付首臺E級超算，使用的是美國、歐盟處理器，架構有可能類似ARM。
以上主要給出全球超算市場的處理器架構情況，而在商用服務器市場，ARM處理器應用情況與超算沒有太大的差別。可見，ARM架構在全球服務器市場是處于弱勢地位的。
但隨著中國在ARM服務器研發上的發力，以及日本的代表企業富士通將超算處理器架構由SPARC64全面轉向了ARM，特別是本次推出了強悍的新一代ARM處理器A64FX，讓人感覺眼前一亮。這些，是否預示著ARM服務器在市場洗牌之后，進入了新一輪的博弈呢？答案還要由市場和時間給出。
中國ARM服務器CPU陣營
中國的ARM服務器CPU有三強，分別是飛騰，華芯通和華為。
“天河三號”原型機采用的就是飛騰的ARM處理器，是一款百億億次的超算產品，綜合運算能力是“天河一號”的200倍，“天河二號”的30倍（“天河一號”、“天河二號”用的都是Intel的Xeon處理器）。“天河三號”原型機于今年6月部署在天津超算中心，年底將正式上線投入使用。據悉，原型機的作用是為了驗證‘天河三號’的技術路線。
展開 Ansys成功支持AWS基于Arm的Graviton2處理器，進一步擴大云應用覆蓋
Ansys為AWS Graviton2處理器提供工程仿真軟件支持，在廣泛的工作負荷下提高性價比高達40%
主要亮點
Ansys為Arm Neoverse架構提供其半導體仿真解決方案Ansys Power Library (APL)，以支持AWS Graviton2處理器的研發
本次合作為Ansys在當前和未來的Arm架構上部署更多綜合全面的半導體仿真產品組合奠定基礎
Ansys與Arm展開合作，為其AWS Graviton2處理器提供先進的仿真解決方案，幫助Ansys客戶以更低成本獲取Amazon Web Services (AWS) 云計算資源。此次合作標志著Ansys電子設計自動化（EDA）半導體仿真解決方案首次用于Arm Neoverse?架構，助力工程團隊提高設計效率，并確保最佳芯片性能。
復雜的仿真往往需要云端數千核心的計算資源運行許多天，這可能占用產品研發成本的大部分。為了實現更高的性價比并提升云端整個團隊的效率，工程師需要一種經濟高效的解決方案來加快工作速度并提高工作效率。從Ansys的APL特征化工具開始，Ansys將提供其半導體分析軟件產品套件中的更多產品，以支持AWS基于Graviton2的Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 實例使用的Arm Neoverse架構。
展開 Ansys成功支持AWS基于Arm的Graviton2處理器，進一步擴大云應用覆蓋
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主要亮點
Ansys為Arm Neoverse架構提供其半導體仿真解決方案Ansys Power Library (APL)，以支持AWS Graviton2處理器的研發
本次合作為Ansys在當前和未來的Arm架構上部署更多綜合全面的半導體仿真產品組合奠定基礎
Ansys與Arm展開合作，為其AWS Graviton2處理器提供先進的仿真解決方案，幫助Ansys客戶以更低成本獲取Amazon Web Services (AWS) 云計算資源。此次合作標志著Ansys電子設計自動化（EDA）半導體仿真解決方案首次用于Arm Neoverse?架構，助力工程團隊提高設計效率，并確保最佳芯片性能。
復雜的仿真往往需要云端數千核心的計算資源運行許多天，這可能占用產品研發成本的大部分。為了實現更高的性價比并提升云端整個團隊的效率，工程師需要一種經濟高效的解決方案來加快工作速度并提高工作效率。從Ansys的APL特征化工具開始，Ansys將提供其半導體分析軟件產品套件中的更多產品，以支持AWS基于Graviton2的Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 實例使用的Arm Neoverse架構。
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Ansys為AWS Graviton2處理器提供工程仿真軟件支持，在廣泛的工作負荷下提高性價比高達40%
主要亮點
Ansys為Arm Neoverse架構提供其半導體仿真解決方案Ansys Power Library (APL)，以支持AWS Graviton2處理器的研發
本次合作為Ansys在當前和未來的Arm架構上部署更多綜合全面的半導體仿真產品組合奠定基礎
Ansys與Arm展開合作，為其AWS Graviton2處理器提供先進的仿真解決方案，幫助Ansys客戶以更低成本獲取Amazon Web Services (AWS) 云計算資源。此次合作標志著Ansys電子設計自動化（EDA）半導體仿真解決方案首次用于Arm Neoverse?架構，助力工程團隊提高設計效率，并確保最佳芯片性能。
復雜的仿真往往需要云端數千核心的計算資源運行許多天，這可能占用產品研發成本的大部分。為了實現更高的性價比并提升云端整個團隊的效率，工程師需要一種經濟高效的解決方案來加快工作速度并提高工作效率。從Ansys的APL特征化工具開始，Ansys將提供其半導體分析軟件產品套件中的更多產品，以支持AWS基于Graviton2的Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 實例使用的Arm Neoverse架構。
展開 Arm推出Armv9架構：芯片產品最快年底面世 華為也能用
在AI方面，Arm與富士通合作開發了可伸縮矢量擴展（SVE）技術，并驅動了世界上最快的超級計算機“富岳”。在此基礎上，Arm為Armv9開發了SVE2，以便在更廣泛的應用中實現增強的機器學習和數字信號處理能力。
SVE2增強了對在CPU上本地運行的5G系統、虛擬和增強現實以及ML工作負載的處理能力，例如圖像處理和智能家居應用。在未來幾年，Arm將進一步擴展其技術的AI能力，除了在其Mali GPU和Ethos NPU中持續進行AI創新外，還將大幅增強CPU內的矩陣乘法。
在性能方面，Armv9預計未來兩代移動和基礎設施CPU的性能提升將超過30%。除了增強專用處理能力，Arm的全面計算設計方法將通過集中的系統級硬件和軟件優化以及用例性能的提高，加速總體計算性能。此外，Arm還在開發多項技術以提高頻率、帶寬、緩存，并降低內存延遲，從而最大限度地提升基于Armv9的CPU性能。
Arm市場營銷副總裁Ian Smythe表示，搭載Armv9架構的芯片最快在2021年年底就會面世。
Armv9架構不受美國出口管理條例約束
由于此前受到美國制裁的影響，外界一度傳言Arm暫停了與華為的合作。而值得注意的是，華為自研的海思芯片、鯤鵬處理器等產品均是基于Arm架構設計。
華為當時表示：“華為已經獲得了Armv8架構的永久授權，可以完全自主設計Arm處理器，掌握核心技術和完整知識產權，具備長期自主研發Arm處理器的能力，不受外界環境制約。”
展開 科普：指令集——CPU芯片江湖中的門派標志
擁有ARM架構授權的公司包括高通、蘋果、三星、微軟、海思等。
內核授權(也可稱為方案授權)是指用戶可以將其所購買的ARM核心(IP核)應用到自己設計的芯片中，但用戶不得對ARM核心進行修改。擁有內核授權的公司多如牛毛，國際上包括德州儀器、博通、飛思卡爾、富士通以及Calxeda等，國內中小芯片設計公司也很多，不勝枚舉。
圖10展示了ARM指令集。ARM指令集包括跳轉指令、數據處理、乘加指令、PSR訪問、加載/存儲指令、數據交換、移位指令、協處理器8個大類共計50條指令(其中，ARM指令16條，Thumb指令18條，Thumb-2 16條)。加上15條控制偽指令合計65條指令。圖11展示了一款可內核授權的ARM核心微架構，它的型號命名為ARM Cortex A9。
全球1500多家企業獲得了ARM公司授權，可以研發和生產ARM架構的處理器芯片和包括含ARM內核的SoC芯片。圖12是全球采用ARM架構處理器技術的用戶、工具商、合作伙伴的Logo圖譜。ARM CPU門派在移動通信領域一家獨大，并正在向其它領域滲透，包括物聯網、臺式電腦、服務器等，讓x86 CPU門派老大Intel公司十分不安。
圖10. ARM CPU指令集及功能描述(來源：免費文檔網)
圖11. ARM Cortex A9微架構及單核接口(來源：參考資料11)
圖12.采用ARM架構處理器技術的用戶和合作伙伴的Logo圖譜(來源：參考資料11)
二、CPU芯片江湖的指令集門派
1. MCU類的指令集
MCU作為縮減版的CPU和SoC，它也有指令集和微架構，同樣是智能電子產品和系統的控制中心。因此，它可以作為CPU芯片江湖的一員，被寫入到這一部分來，讓讀者看看MCU指令集門派都有哪些種類。
展開 
華為究竟做了多少芯片？
華為方面表示，這個代號為Hi 1812E的全新SSD控制器采用臺積電16納米制程工藝制造，將PCle NVMe與SAS融合，支持PCIe 3.0、SAS 3.0、PCI-E熱插拔、智能加速、多流、原子寫、QoS等等，并且壽命延長20％。至于華為在今年十月份舉辦的全連接大會上發布的Ascend 910和Ascend 310就不用我再強調了。
據筆者不完全統計，華為現在在安防、手機處理器、arm架構的服務器處理器、網絡交換機、人工智能、車載導航、多媒體、接口IP、無線終端、家庭設備、SSD控制和電源管理等多個領域有了布局。昨日甚至有傳華為正在研究用在電腦上的Arm PC處理器。
雖然華為在芯片上取得了不錯的表現，但對于他們來說，依然還有很長的路要走。
文/半導體行業觀察 李壽鵬
展開 從Intel和ARM爭霸戰，看看做芯片有多難
發端
前文提到，ARM是Acorn電腦公司創造的。
Acorn電腦公司創立于1978年，在80年代初，它用6502系列CPU制造的BBC
Micro電腦在英國大獲成功。6502的性能慢慢跟不上時代了，Acorn想基于80286開發新的電腦，但是Intel連樣片都不給——要是Intel大方些，ARM或許根本就不會誕生。
Acorn一氣之下開發了ARM（Acorn
RISC
Machine），這是世界上第一款定位中低端（而非服務器）RISC處理器。1985年，ARM1誕生（但從未被商用），后來Acorn在1986年和1990年分別推出了ARM2和ARM3，1987年推出了RISC
OS和桌面電腦Archimedes。它在英國的教育市場獲得了一定的成功，但1990年之后，很快被Wintel的生態擊敗了。
1990年前后，研發掌上電腦成為一股風潮。當時有家叫做Active
Book的公司，拿ARM2處理器開發一個叫做Personal Communicator的產品。可惜產品上市前，Active
Book被AT&T收購了，AT&T把ARM2換成了自家的Hobbit處理器。
幸好東方不亮西方亮，當時的蘋果公司看好ARM，把自己研發的Newton平臺中的處理器，由AT&T的Hobbit，換成了ARM。這個“彼此互換”的故事聽起來讓人頭大，大家只需要記住，ARM的第一顆商用處理器ARM2，就曾被嘗試拿來做手持的電腦。
ARM的東家是Acorn，和蘋果在電腦市場上有競爭。蘋果公司花了6周時間說服Acorn把ARM獨立出來運營。1990年11月27日，合資公司ARM正式成立，蘋果、Acorn和VLSI分別出資150萬、150萬、25萬英鎊，Acorn把ARM處理器相關的知識產權和12名員工放在了新成立的公司里。
展開 一家芯片公司的收購為何遭全球政府阻撓？
縱觀全球芯片產業鏈公司，除了威名赫赫的英特爾、臺積電、高通等巨頭外，有一家公司雖然在臺前露臉的機會不多，卻一直深處幕后深藏功與名但依然死死的卡住了絕大多數芯片領域大佬們的脖子，這家公司就是發源自英國、如今屬于日本軟銀麾下，正處于被收購的風口浪尖之上的半導體IP（知識產權）供應商Arm（Advanced RISC Machine）。
要說Arm有多NB，看幾組數據就知道了：迄今為止，全球已誕生1800億顆基于Arm架構的芯片；僅在2020年第4季，全球基于Arm架構的芯片出貨就達到了創紀錄的67億顆，超越了x86、ARC、Power 和MIPS 等其他架構芯片出貨的總和；目前，基于Arm架構的處理器已經占據了手機處理器90%的市場份額，平板電腦處理器80%的市場份額，上網本處理器30%的市場份額。
總而言之，Arm公司自己本身雖然沒有設計制造任何一顆芯片，但基于Arm的底層架構的芯片，卻統治了幾乎全球全部智能手機、平板電腦以及部分PC市場，并正逐漸侵蝕服務器芯片、網絡設備芯片、工業機器人芯片和自動駕駛芯片領域。
也正因如此，當美國芯片設計巨頭英偉達宣布要以660億美元的天價收購Arm時，全球芯片領域企業都緊張起來，各國政府都針對性開展細致審查，唯恐這么強大的一家公司的所有權變動導致本國芯片企業受損。
而就算是與美國關系好的不得了歐盟，在英偉達收購Arm一事上也表現出異常的謹慎。英國《金融時報》援引匿名信源（歐盟官員）稱，英偉達收購英國芯片巨頭Arm的計劃面臨歐盟的反對，這名官員表示：“這家美國芯片制造商做出的讓步不足以減輕對競爭對手的潛在損害。”
展開 全球最頂級的十大創新公司
20世紀80年代后期，ARM很快開發成Acorn的臺式機產品，形成英國的計算機教育基礎。
微軟公司（2011年）宣布，下一版Windows將正式支持ARM處理器。是計算機工業arm處理器發展歷史上的一件大事，標志著x86處理器的主導地位發生動搖。
來源：中企思智庫
