和x86展开正面冲突 ARM染指PC已成定局

2017-05-08来源: 互联网关键字:x86  ARM

  就像英特尔总在努力实现移动梦想一样,ARM也在窥视千亿级别的PC市场。在于微软的紧密合作下,ARM染指PC已成定局。那么,ARM是如何实现“虎口拔牙”计划的呢?下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。

  背景知识:ARM的历史

  ARM(英国芯片设计公司)的历史最早可以追溯到1978元,其前身Acorn RISC MachineAcorn Computer于剑桥成立。1985年,当时的IT巨头Olivetti收购了Acorn 49.3%的股份,由于理念不同所以Acorn选择独立。1990年,Acorn携手Apple、VLSI等公司共同出资创建了ARM,Acorn RISC Machine也正式更名为Advanced RISC Machine,即今天ARM公司的全称。2016年,日本软银以234亿英镑(约合310亿美元)的价格收购了ARM。

当年的Acorn ARM处理器和计算机平台

  迥异的商业模式

  在PC时代,英特尔的“王霸之气”无人可敌,ARM也只好避其锋芒,转而开始研发在当时并不被看好的RISC精简指令集,定义产品的核心为:低成本、低功耗、高效率。由于销路不畅,所以ARM只好选择了与英特尔截然迥异的商业化模式。

  在半导体芯片产业链中,大体可以分为IP设计,IC设计,晶圆制造和封装测试四个环节。英特尔选择的是亲力亲为,打包了包括研发、生产、测试乃至后期销售的所有环节。而ARM受困于资金,只能将所有精力都集中在IP设计这一个环节身上。

  换句话说,ARM就是一家IP设计公司,它的工作就是每隔几年研发一代CPU的指令集架构(如ARMv8和Cortex-A73),并将这个指令集架构授权给IC芯片公司(比如高通、联发科、三星、海思等)。接下来,IC公司通过指令集架构设计出实际的芯片(如骁龙820、Helio X20、麒麟960),再联系晶圆制造企业(如台积电、三星)进行生产和封装测试,最终销售给硬件厂商(如华为、小米)进行手机的研发和生产。

Cortex-A73架构图

  

麒麟960的结构图

  

 和x86展开正面冲突 ARM染指PC已成定局

  ARM的盈利来源,则在于前期的授权费用,以及IC公司在芯片销售时收取的提成费用。理论上讲ARM授权的企业越多,利润越大。在2015年,ARM的营收为14.89亿美元,但同期英特尔的营收则达到了516.9亿美元,虽然表面上看起来差距悬殊,但ARM这种售卖知识产权的商业模式注定其站在了整个行业价值链的顶端,授权企业的盈亏都与它无关;而英特尔亲力亲为的商业模式固然营收巨大,但却自负盈亏,在PC产业不景气的今天很难止住下跌趋势。

  ARM的杀手锏

  ARM之所以能在移动领域将以英特尔为代表的X86阵营笼罩在阴云之下,就是因为它赌对了RISC精简指令集在嵌入式芯片的发展趋势。

  我们都是到,一颗CPU芯片的功能和性能高低强弱,都反映在晶体管数量上。晶体管数量越多,性能功能越强,但同时也会带来更高的功耗,需要更先进的制程工艺加以弥补。X86架构包含很多指令集,流水线、分支预测等硬件逻辑也极为复杂,这些都需要用去更多晶体管;ARM架构指令集数量少、逻辑简单功能单一,所以它对晶体管的需求远不如X86那么多。翻译过来,就是ARM效率高,更省电。

和x86展开正面冲突 ARM染指PC已成定局

  对移动设备而言,“过剩”的性能就是浪费,够用就好才是王道。所以,ARM才能一度在手机、Pocket PC、嵌入控制、多媒体数字等处理器领域拥有绝对主导的地位。

  为反击X86积蓄力量

  当移动设备步入智能时代后,更高的性能就成为了ARM的下一步发展目标。继ARM11(基于ARMv6指令集)之后,ARM将以后的产品全部改名为“Cortex”(基于ARMv7指令集),并细分为了“A”(高性能)、“R”(针对实时系统)和“M”(列对微控制器)三大系列。

  

和x86展开正面冲突 ARM染指PC已成定局

  智能手机所搭载的ARM处理器,全都是Cortex-A系列,而它也从最早的Cortex-A8,一路升级到A9、A15、A17、A53、A57、A72、A73等等,每一代Cortex-A的革新,就意味着智能手机在性能上再度进化。

  没错,在智能手机、平板电脑崛起的时代,如果ARM还一味坚持保守的“功耗至上论”,只能等待被历史淘汰的命运,而诺基亚就曾为对新技术反应迟钝而付出了代价:在竞争对手纷纷武装1GHz Cortex-A8处理器时,诺基亚最新的旗舰机Nokia N8却仍停留在680MHz主频ARM11处理器的水平上,很尴尬吧?

  

 和x86展开正面冲突 ARM染指PC已成定局

  很多人都觉得Nokia N8速度慢,就是被处理器拖累的

  随后,ARM还顺应趋势推出了64位架构ARMv8(也就是后来的Cortex-A53/A57),并提出了big.LITTLE技术,有效解决了多核处理器中“一核有难,多方围观”的问题,让性能级核心和省电核心可以相互协同作战,实现性能和功耗的兼顾。

  和X86展开正面冲突

  以智能手机和平板电脑为代表的新一代移动设备的兴起,让英特尔决定杀回这个原本熟悉的市场,并借由Atom处理器对ARM“施加压力”。可惜,正如上个章节所述,Atom最终还是英雄末路。

  面对英特尔的进攻态势,ARM也开展了有效的反击,而且还是直接从X86最引以为豪的性能层面入手。以ARM于2015年发布的Cortex-A72架构为例,ARM竟然找来了比Atom还要高一个档次的Core M(14nm的酷睿M-5Y10C)与其作比较,根据ARM官方资料显示Cortex-A72除了单线程性能小输以外,多线程下完胜Core M!领先幅度可达1.6倍且Cortex-A72的内存性能也快过Core M。最关键的是,此时Cortex-A72处理器的功耗只有1W,而Core M功耗高达4W,能耗比再度完胜。

和x86展开正面冲突 ARM染指PC已成定局

  如今ARM最新的Cortex-A73已经进入井喷阶段,在10nm工艺的帮助下其也会表现出更为惊艳的性能。换句话说,随着ARM最新架构技术的不断提升,ARM已然具备了逆袭X86阵营的资本。

  携手谷歌微软闹革命

  PC市场是一个超千亿规模的大蛋糕,既然这个市场的老大英特尔能跨界移动市场挣食,为何ARM不能去抢PC的生意?ARM除了一步步提升Cortex架构性能之余,也找到了很多“志同道合”的伙伴,比如谷歌,比如微软,并随着这些伙伴一起,也在不断向X86阵营施加压力。

  谷歌ChromeBook就是ARM挥师PC市场的先行军,在(海外的)入门级市场受到了广泛好评,ARM处理器可帮此类设备变得更轻更省电。好消息是,未来Chrome OS很有可能加入对Android APP的支持,这就让ChromeBook在与入门级PC的较量中有望取得更多竞争资本。

  

三星旗下的最新款Chromebook Pro,搭载了ARM处理器

  微软对ARM的支持同样给力。虽然经历了Windows Mobile和Windows Phone的失败,但微软始终没有放弃与iOS和Android竞争的希望,全新的Windows 10 Mobile就将正式加入对ARM处理器的支持,并可以运行X86程序!至此,ARM和X86之间的隔阂被正式打破。

  英雄再度所见略同

  前文说过,ARM已被软银收购。而软银此次收购ARM的最大目标则是进一步发展其物联网业务。是不是很熟悉?没错,英特尔之所以取消SoFIA 4G及Broxton处理器,放弃移动市场,就是为了集中精力迎接物联网时代,而ARM(即软银)也将未来赌在了物联网身上。

  

ARM针对物联网低功耗设备的操作系统mbed OS示意图

  有数据显示,到了2018年物联网设备的数量将会超过移动设备,到了2021年,我们将会拥有18亿台PC,86亿台移动设备,157亿台物联网设备。也许,ARM和X86还没能在移动市场分出胜负,战火就将全面蔓延到物联网市场。

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关键字:x86  ARM

编辑:李强 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qrs/article_2017050834631.html
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