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苹果 M1 芯片性能强 ，展现了 ARM 在此之前，处理器在桌面计算机市场具有巨大的潜力，ARM 已经成为智能手机市场的绝对霸主。这种已经控制世界的芯片从何而来？你可能不相信。故事应该从一个电视节目开始。

选自arstechnica，作者：JASON TORCHINSKY，编译机器之心：Panda、蛋酱。

2020 今年的大部分时间，新闻和悲剧事件无情地打击着我们，让人觉得无法继续。但大多数人仍然坚持下去，我们这样做的方法是使用我们随时随身携带的小型手持电脑。目前，我们仍然称这种设备为「phone（电话）」，这实际上是一个简化得可笑的名字。

幸运的是，在我们这些不断刷坏新闻的人面前，有一个激动人心的故事：用来刷这些新闻的手机和相当多的数字活动发生在同一个设备上，即ARM 系列 CPU。随着苹果基于全新的推出 M1 CPU（ARM 架构处理器) Mac 现在是时候谈谈这些已经控制世界的芯片来源了。

如果你在写一个基于现实故事的剧本，你必须解释大多数手机、游戏机、ATM 其他设备中最常用的中央处理器是什么，你必须从当前的主要制造商（如英特尔）中选择一个。在你描述的世界里写这样的东西是合理和合适的，因为人们可以理解。如果一个行业巨头已经确立了市场主导地位，那么把它写进故事就不会让看故事的人感到奇怪或陌生。

但如果你决定这样做， CPU 归功于一家几乎不为人知的公司，这家公司也位于一个通常不被认为是高科技创新全球领导者的国家？而如果这类 CPU 至少间接归功于一个教育电视节目？如果你写了这样的剧本，制片人可能会让你重建剧本：认真点，好吗？

但在某种程度上，事实就是这样。

故事应该从一档电视节目开始

ARM 处理器控制着世界超越 1300 亿台设备。没有它，就没有现代生活。但是，ARM 处理器的起源故事相当奇怪。在它的发展过程中，充满了看似不好的运气，变成了关键机遇；其意想不到的技术优势在某些设备上的应用遭遇了惨败，最终被证明是至关重要的。

然而，让这一切改变的是一个电视节目——BBC 在 1982 计算机程序年播出（The Computer Programme）》。这是 BBC 一个科普节目旨在告诉当时英国人这些花哨的新机器是什么。当时的个人电脑看起来像是一台连接电视的蹩脚打字机。

这个节目是英国政府和 BBC 共同发起的「计算机素养项目（Computer Literacy Project）」他们担心英国对当时在美国发生的个人计算革命毫无警惕和准备。与大多数电视节目不同，BBC 该计算机将用于解释基本的计算概念，并教授一些计算机 BASIC 编程。这些计算概念包括图形和声音、连接到图形网络的能力、语音合成甚至一些基本的人工智能。因此，节目所需的计算机必须相当好，以至于市场根本无法实现 BBC 产品的愿望，不能满足制片人的要求。

因此，BBC 呼吁英国计算机产业。当时英国计算机行业领先的公司是 Sinclair——一家靠计算器和小电视发家的公司。但最终，一家更小但雄心勃勃的初创公司获得了这份利润丰厚的合同：Acorn Computers.

Acorn 的发展

Acorn 它是一家位于剑桥的公司，原本是为运营水果机而开发的（fruit machine）计算机系统建立后 1979 年。在美国，水果机被称为 slot machine，即老虎机 / 赌博机。之后，Acorn 将这个计算机系统变成为一个小爱好者计算机系统 6502 个处理器。这个 CPU 与 Apple II、Atari 2600、Commodore 64 许多计算机系统使用的等等 CPU 属于同一 CPU 系列（这种 CPU 设计将变得非常重要，所以请不要忘记它。

Acorn 家用计算机已经开发出来了 Atom，当 BBC 当他们伸出橄榄枝时，他们开始计划开发 Atom 后续版本，后来被称为 BBC Micro 的产品。

BBC 要求使得到的机器成为当时相当强大的机器，但实际上并没有 Acorn 原本的 Atom 后继版设计如此强大。原本的 Atom 会有两个后续版 CPU：一个已经测试过了 6502 还有一个还有待决定的 16 位 CPU。

Acorn 后来放弃了那个 CPU，但保留了一个名字 Tube 该接口系统允许机器连接更多额外的接口系统 CPU(后来变得很重要)。

BBC Micro 工程开发确实推进了 Acorn 极限能力，因为它是那个时代相当前沿的计算机。这涉及到一些精彩的设计决策——这些决策虽然当时还不成熟，但已经可行了。例如，使用电阻组让工程师在机器开始工作之前，必须将手指放在主板的相应位置。

当时，没有人知道为什么机器只在手指放在主板上的特定点工作，但当他们试图用电阻器模仿手指触摸时，他们对机器的工作非常满意，然后继续研发。

事实证明，BBC Micro 是 Acorn 这个产品取得了巨大的成功 1980 英国主要教育使用计算机。

读过这里的人可能都知道，在计算史上，1980 时代是一个非常重要的时期。IBM 的 PC 于 1981 年度推出为未来几十年的个人计算设定了标准。1983 年，苹果推出 Mac 时代前的产品 Apple Lisa。至此，窗口 – 图标 – 鼠标图形用户界面主宰个人计算的革命开始了。

Acorn 看到这些进展并意识到，如果他们想保持竞争力，他们需要比可靠但逐渐过时 6502 更强大的处理器驱动未来的计算机。Acorn 实验了大量 16 位 CPU：6502 的 16 位变体版本 65816、Apple Macintosh 使用的 Motorola 68000，相对罕见 National Semiconductor 32016。

他们都不满意 Acorn 所以 Acorn 联系英特尔，看能不能看 Intel 80286 CPU 实现他们的新架构。英特尔根本不理他们。

RISC 相关业务

剧透：事实将证明这对英特尔来说是一个非常糟糕的决定。

Acorn 后来决定改变命运:设计自己 CPU。受 Western Design Center(当时该公司正在开发中 6502 新版)精益操作（lean operation）模型的启发，研究了一种叫做精简指令集计算的类型（RISC）新处理器设计概念后，Acorn 决定采取行动，工程师 Steve Furber 和 Sophie Wilson 是本项目的核心成员。

现在，RISC 对应于复杂指令集的处理器（CISC 处理器）。

现在，RISC 对应于复杂指令集的处理器（CISC 处理器)。这两个概念的含义是什么？

CPU 有一组可执行的操作-他们的指令集。CISC CPU 指令集非常庞大和复杂，让它们在那里 CPU 的多个「时钟周期」复杂的任务在内部执行。这意味着其复杂性实际上内置在芯片硬件本身，这意味着软件代码可以更简单。因此，CISC 机器的代码可以减少指令的数量，但这种代码 CPU 执行这些指令的周期数量会增加。

你可能已经猜到了，RISC 相反，芯片本身的指令和硬件较少，每个指令都可以在一个时钟周期内完成。结果是代码更长，所以看起来效率更低，这意味着需要更多的内存，但芯片本身更简单，所以执行简单的指令更快。

Acorn 非常适合设计一个 RISC CPU，因为他们以前最熟悉的芯片 6502 常被认为是 RISC 原型设计。网上对此有很多看法(不可避免)，这里也无意与任何人争论，但至少可以说 6502 有类似 RISC 一些特点。

这个新芯片是这样的 RISC，可以说 Sophie Wilson 在为 Acorn 在新处理器设计指令集中，显然是 6502 多个设计概念的直接启发。

多亏了互联网，《Archimedes 手册还可以在网上找到高性能计算机系统的完整版本：http://chrisacorns.computinghistory.org.uk/Computers/Archimedes.html

《Archimedes 手册封面为高性能计算机系统。

使用 BBC Micro 的 Tube 接口作为测试平台，Acorn 将基于 RISC 开发的新型 CPU 称为 Acorn RISC Machine，简称 ARM。

使用 BBC Micro 的 Tube 接口作为测试平台，Acorn 将基于 RISC 开发的新型 CPU 称为 Acorn RISC Machine，简称 ARM。Acorn 芯片生产供应商 VLSI 开始为 Acorn 内部研发生产 ARM CPU。不久之后，生产可用 ARM2 版本研发成功。

1987 年，基于第一款 RISC 生产级个人电脑 Acorn Archimedes 它使用的是问世 ARM2 CPU。事实证明，尽管如此 ARM 处理器的晶体管数量比英特尔多 286 芯片少 245 000 但性能更好。

事实表明，Archimedes 搭配其 ROM 中的 Arthur OS，创造了灵活、高速、强大的机器。它配备了优秀的图形显示、图形用户界面和一些酷快的低多边形显示和游戏——这是为了显示机器的速度，这是由于它的简化 CPU。基于第一款 ARM 计算机声称是当时最快的个人电脑，其性能超过英特尔 80286 好几倍。

「少」即是「多」

ARM 晶体管较少可以解释 ARM 因此，在相同的计算性能条件下，本身相对简单，ARM 芯片的功耗要低得多，热量也要小得多。

ARM 由于初始设计规划中的低功耗和低发热特性， Acorn 设计桌面计算机的目标是 CPU，但事实证明，这些特性是计算史上最幸运、最有益的副产品。

这种低功耗、低发热的特点使 ARM 成为移动设备的自然选择。正因为如此，苹果正在 1980 年底开始寻找足够强大的，同时可以使用 AA 电池驱动，不会烧伤手 CPU。苹果希望这个 CPU 它足够强大，可以将手写文本转换成计算机文本，也可以运行 GPU，当时有点异想天开。苹果希望驱动的手持设备臭名昭著 Newton，只有快速和简化 ARM 核能驱动它。

苹果和 Acorn 芯片合作伙伴 VLSI 与 Acorn 合作，将 ARM 部门拆分建立了一个名字 Advanced RISC Machines 新公司，这让 ARM 保留了这种简写形式。在这个联盟下，加上苹果可观的资源注入，ARM 开发出了 ARM6 基于核的第一个生产级芯片 ARM610 CPU。这款芯片的 20 MHz 版本变成了驱动 1993 年的 Apple Newton 的处理器。

虽然 Newton 但事后看来，这款产品的意义要深远得多：由 ARM CPU 手持式电池驱动触摸屏设备驱动。目前，世界上数十亿款智能手机都符合这一描述。在大多数人的印象中，它首次出现场测试是在《辛普森一家》的剧集中，其中 Newton 将手写的「Beat up Martin」识别成了「Eat up Martha」。

《辛普森一家》中描绘的 Apple Newton。

ARM610 后来继续驱动着新一代 Acorn Archimedes 计算机和一款基于 Newton 的怪异笔记本电脑 eMate。2001 年，ARM7 内核的 CPU 被用在了苹果的 iPod 和任天堂的 Game Boy Advance 中。2004 年任天堂推出的双屏游戏机 Nintendo DS 使用了两个 ARM 处理器。

然后到了 2007 年，苹果推出了第一代 iPhone，其处理器为 ARM11 内核的 CPU。自那以后，ARM 开始大肆扩张。

ARM CPU 变成了智能手机的默认选择——不管是苹果手机还是其它公司的产品。不管是台式机还是笔记本还是服务器，只要使用的不是英特尔芯片，那么就必然使用了 ARM CPU。现在，有了 ARM Chromebook 和苹果的 MacOS 新款 ARM 台式机和笔记本，ARM 似乎最终又回到了自己的起点——桌面计算机。

多年以后，ARM 的起源故事仍然值得讲述，因为它是由一系列不可能、奇怪、毫无规划的事件串联而成的，而且还涉及到看似不可能的来源。尽管 ARM 无疑已经主导了今天的世界，但比英特尔 / AMD 那种带给人的行业巨兽般的感觉，ARM 微末的开端使其看起来就像是一个毫无感觉的庞然大物。

花点时间回头思考一下：

因为英国人觉得自己在计算机革命中落后了，于是他们决定制作有关计算机的电视节目。为了做这个节目，他们需要一台计算机，因此一家英国小公司设计了一种很好的计算机。而当这家小公司需要制造更快的 CPU 时，由于英特尔不愿意搭理他们，所以他们做出了自己的 CPU。这种内部设计的 CPU 刚好又低功耗且发热少，于是得到了苹果公司的注意，然后将其用在了大多数人认为是苹果的最大失败的产品中。当然，自那以后，这家公司开始走向占领世界之路。

如果这是我编的，你会说我设计的桥段过于古怪或实在太多了，就像是韦斯 · 安德森（Wes Anderson）导演的电影。但这其实是现实故事。但是，如果现实是一场模拟，我敢打赌那也是由 ARM 驱动的。