Arm架构何以成为现代计算的基础

2025 年 4 月，Arm 架构迎来了问世 40 周年。这个始于英国剑桥一隅、怀揣雄心壮志的项目，如今已成为全球广泛采用的计算架构。从传感器、智能手机、笔记本电脑，到汽车、数据中心等诸多领域，有数十亿设备如今运行在 Arm 架构之上。

Arm 架构始于 40 年前一支怀揣远大理想的小团队，他们致力于让高性能、低功耗的计算技术惠及所有人。秉承简单、简约和精简的设计理念，Arm 架构为高效、可扩展技术的新纪元奠定了基础。

为了探寻 Arm 架构何以成为现代计算的基础，我们将时钟拨回到 40 年前，回到一切开始的地方。

Acorn Computers 和 BBC Micro

1978 年，Chris Curry 和 Hermann Hauser 在剑桥共同创立了 Acorn Computers 公司（以下简称 Acorn）。这家擅长抓住机遇的初创企业在英国政府“每间教室一台电脑”的计划中脱颖而出，成功拿下了 BBC Micro 的研发合约。这次中标不仅改写了 Acorn 的命运，也为计算技术的未来发展埋下了伏笔。

Acorn 最初为 BBC Micro 搭载了 6502 微处理器，但它无法满足 Acorn 对机器性能更高的追求，因此，Acorn 决定自行研发处理器。对于那个年代的小型企业，这是个不同寻常的大胆决定。

ARM1 掀开处理技术革新大幕

上世纪八十年代初，两位抱负远大的工程师 Sophie Wilson 和 Steve Furber 接受任命，开始着手设计 32 位处理器。在资源有限的情况下，他们创造出了高效而简约的处理器架构 —— ARM1。这个架构于 1985 年问世，采用三微米工艺，仅使用了 25,000 个晶体管，兼顾了低功耗、运行快和高能效等优势。

这个最初为解决燃眉之急的方案，迅速发展成一种新的架构理念：RISC（精简指令集计算）。与当时复杂的指令集不同，RISC 具备 Acorn 所需的精简、快速处理特性，推动了计算性能的突破。

面向更广泛群体的芯片

Arm 架构致力于“让大众都能体验到 MIPS（每秒百万条指令）级的运算能力”。与当时专注于高端工作站或大型机的其他处理器设计不同，这种理念使得 Arm 架构更加注重能效、速度和可扩展性。

1987 年全球首款基于 RISC 的家用计算机 Acorn Archimedes 横空出世，充分展现了这种新架构的多重优势。

从 Acorn 独立出来的转变历程

Acorn 的发展并不总是一帆风顺。财务危机迫使公司重组，最终推动 Acorn、Apple 和 VLSI Technology 在 1990 年携手创办了合资企业 Advanced RISC Machines (ARM) Ltd。这家企业肩负使命，致力于把 Arm 架构的强大性能和高效推向更广阔的市场。

在 Apple Newton 发布时，Arm 迎来了第一次转机，Newton 是率先基于 Arm 架构的商用设备之一。尽管 Newton 本身未在商业上大获成功，但却为 Arm 的全球扩展奠定了关键的基础。不久之后，基于 Arm 架构的技术凭借超低功耗和紧凑设计，开始席卷手机、消费类电子、物联网设备和嵌入式系统市场。

有趣的是，Arm 的低功耗设计不只是一项战略创新，最初其实是为了解决燃眉之急才应运而生。在早期，Acorn 无力承担昂贵的陶瓷芯片封装，所以必须提高处理器的能效，以使器件能在成本更低的塑料封装中运行。由于缺乏功耗评估工具，为保险起见，设计团队对芯片采取了极为严苛的安全设计。而正是这一决策，成就了处理器的出色能效表现，也为往后数十年注重能效的设计理念奠定了基调。

从实现移动端里程碑到成为市场标准

诺基亚 6110 手机的问世是 Arm 架构早期发展中的一个重要突破。这款当时畅销的移动设备搭载了 Arm7TDMI 处理器，标志着 Arm 在移动领域爆炸性增长的开始。

从那时起，Arm 架构的发展势如破竹，逐渐成为了移动领域、嵌入式系统、物联网和边缘设备的事实标准，现如今还赢得了云计算和数据中心的青睐。时至今日，Arm 技术已授权许可给数百家公司使用，应用于超过 3,000 亿颗芯片中，足以证明 Arm 架构的可扩展性和通用性。目前，Arm 已发展至第九代架构：Armv9。

Arm 架构正在不断发展，塑造着当下和未来的计算格局。从更新主要功能到渐进式的性能优化，Arm 架构的每一次进展都为各类设备和应用显著地改善了性能及能效表现，进一步拓展了功能。

传承悠久的创新思维

Arm 架构的优越表现不仅源于技术实力，更植根于底层设计理念。从一开始，Arm 就坚持以简约、灵活和能效为核心，因而能够一直兼顾紧凑设计和低能耗需求，从而在当今追求高速、智能和互联的时代展现出更高的适配性。从智能手机、智能恒温器到云端服务器，Arm 正在推动现代计算领域的智能发展。

而 Arm 的旅程远未结束。随着人工智能 (AI)、边缘计算和可持续发展趋势逐渐重塑技术格局，几十年前在剑桥实验室发展起来的架构正焕发出强大的生命力。凭借规模化部署高性能、低功耗处理器的能力，在所涉及的每一个技术市场，Arm 都成为了公认的行业标准，并将持续驱动未来的行业发展。

我们也将在之后的文章中，为大家介绍 Arm 架构 40 年来的演进发展，带你了解 Arm 是如何执着不懈地追求创新进步，持续勾勒计算领域的发展蓝图，敬请期待！