ARM发家史：无名者的逆袭
▲图1 ARM Logo
创立初期：抓住机会
1978年12月，剑桥大学物理学博士Hermann Hauser和英国工程师Chris Curry在英国伦敦成立了CPU（Cambridge Processor Unit，剑桥处理器单元）公司。公司接到的第一笔技术咨询订单，是为威尔士的Ace Coin Equipment公司设计一款基于微处理器的赌博机控制器。
1979年，CPU公司改名为Acorn Computer Ltd（橡果计算机公司）。公司开发了Acorn Computer（后更名为Acorn System 1），是面向工程、实验室用户和专业计算机爱好者的半专业计算机系统，体型小巧，售价低廉。继它之后，Acorn公司又相继研制了Acorn System 2-5，以及同样售价低廉的家用电脑——Acorn Atom。
▲图2：Atom是Acorn公司首款配备完整键盘的家用电脑。
平淡的发展在20世纪80年代初，发生了转折。当时，BBC（British Broadcasting Corporation，英国广播公司）继续教育部门提出了开办计算机知识培训课程的想法，决定制作纪录片《微型计算机》（the Mighty Micro）的续集。该续集中英国国家物理实验室的Christopher Evans 博士关于微型计算机革命的言论，引起了英国政府和BBC企业部的兴趣，他们决定为配套的BBC Micro计算机系统拟定标准。几经周折，最终决定由Acorn公司来开发BBC Micro。
1981年12月，BBC micro成功问世，并直接主导了当时英国的教育计算机市场，其销量使Acorn公司的利润从1979年的3000英镑飙升到了1983年6月的860万英镑。
1984年4月，Acorn公司获得了BBC女王技术奖。该奖项特别赞扬了BBC Micro的先进设计，并称赞Acorn公司“开发了具有许多创新功能的微型计算机系统”。
▲图3 BBC Micro初
自主研发：设计自己的芯片
上世纪80年代对计算机界意义非凡。
1981，IBM（International Business Machines Corporation，万国商业机器公司）公司推出PC（Personal Computer，个人计算机），它的问世从根本上改变了台式计算机市场：过去5年主要针对个人爱好和游戏的市场，开始转变为计算机作为必备商业工具的市场。
由于早期处理器的8位设计根本无法满足市场需求，32位设计开始进入市场，如Motorola Inc（摩托罗拉）的68000型中央处理器和National Semiconductor（美国国家半导体公司）的NS32016微处理器。
1983年，Apple Inc.（苹果公司）推出Mac时代前的产品Apple Lisa——全球首款同时采用图形用户界面（GUI，Graphical User Interface）和鼠标的个人电脑，并暗示未来属于GUI。Lisa的价格为9935美元，在当时可谓是非常昂贵。
▲图4 Apple Lisa
在此背景下，Acorn公司为自己在市场上的竞争设定了目标：生产一台性能是BBC Micro 十倍，但价格相同的的机器。在对市面上的16位芯片评估后，工程师们得出以下结论：
第一，当前16位芯片性能较低，中断后响应时间长；
第二，生产成本太高，处理器芯片占用了整机1/5的成本，价格优势无从谈起。
在向英特尔公司发起的80286芯片授权请求遭到拒绝后，Acorn公司做出了改变命运的决定：设计自己的芯片。受到加州大学伯克利分校提出的“伯克利精简指令集计划（Berkeley RISC Plan）”白皮书的启发，剑桥大学计算机科学家Sophie Wilson和Steve Furber为Acorn公司新一代的BBC Micro计算机开发基于RISC的32位微处理器芯片。该芯片被命名为Acorn RISC Machine（ARM）。盛行至今的ARM便是由此得名。
▲图5 ARM芯片
调整策略：IP授权模式
1983年10月，Acorn RISC Machine计划正式开始，曾为Acorn公司提供ROM（Read-Only Memory，只读存储器）和定制芯片的VLSI科技公司（Very Large Scale Integration Technology, Inc.）被选为“芯片合作伙伴”。
1985年4月26日，VLSI科技公司生产出第一片ARM芯片（ARM1），运行频率为 6 MHz。ARM1最初被作为BBC Micro的协处理器，负责运行芯片开发所需的仿真软件。它也被用于支持芯片各项功能的开发，以及加速ARM2开发时需要用到的CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）软件。Wilson随后用ARM汇编语言重新编写了BBC Basic，ARM版的BBC Basic代码十分紧凑，成为测试ARM模拟器的极佳工具。继ARM1后，Acorn公司又陆续推出了ARM2-11、ARM Cortex系列的处理器版本和ARMv系列的架构版本。
1990年，Acorn公司为与Apple公司合作，成立了名为ARM（Advanced RISC Machines）的公司。由于成立初期业绩平平，ARM公司决定以IP（Intellectual Property，知识产权）授权模式作为公司盈利主要来源，该模式的利润主要取决于被授权厂商卖出的芯片数量。这种共担风险、共享利益的模式，使得企业间必须要合力实现产品的利益最大化，也促使低成本的技术创新。
1993年，ARM公司将产品授权给Cirrus Logic（凌云逻辑）公司和TI（Texas Instruments，德州仪器）公司。与TI公司的合作为ARM公司建立了良好口碑，并验证了授权模式的可行性。此后，与ARM公司合作并获得授权的公司越来越多，其中包括富士通、三星等著名企业。
1994年移动设备革命期间，ARM公司占尽天时地利。诺基亚6110是首款应用ARM处理器的GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）手机，面世后取得了巨大成功。之后，ARM公司又推出了ARM7等系列芯片，授权企业超过165家。1998年4月17日，ARM控股公司在英国伦敦证交所和美国纳斯达克同时上市。
▲图4 ARM庞大的合作版图
成为市场霸主
ARM公司上市后，Apple公司逐步卖出了早年参股所持股份，但其产品依然使用ARM架构。2007年，划时代电子产品——iPhone诞生了，它的出现完全打破了传统手机的设计。第一代iPhone使用了由ARM公司设计的芯片。随着iPhone的强势热销和App Store的快速普及，全球苹果用户的移动应用被彻底绑定在ARM指令集上。
2008年，谷歌公司发布了基于ARM指令集的Android操作系统。凭借其开源特点和谷歌软件生态，它迅速占领手机操作系统市场。同年，ARM芯片总出货量超过100亿颗。
2012年，微软公司发布的Windows8操作系统首次支持ARM架构芯片，这标志着英特尔x86处理器的市场主导地位不再坚固。
2016年7月，日本软银集团以约309亿美元全现金方式收购ARM公司，ARM公司成为软银集团旗下的全资子公司。
2020年9月，英伟达公司宣布出价400亿美元收购ARM公司。因担心造成严重竞争问题使ARM公司无法保持中立，该收购案遭到监管机构和大型企业（如高通、微软、谷歌等）的一致反对。
2022年2月7日，英伟达公司和软银集团宣布终止双方此前达成的ARM公司股份交易协议，收购案正式宣告失败，同时软银集团将推动ARM公司上市。
截至2021年底，ARM硅芯片合作伙伴累计出货量已超过2000亿颗芯片，达到了历史前所未有的水平。
纵观ARM公司发展的30余年，其之所以能从无名者逆袭成市场霸主，是因其既在创业初期及时调整商业策略，创造了成功的商业模式，也在发展中期善于抓住时代的机遇，利用合作资源迅速进行市场扩张。它轻资产、开放的合作共赢姿态，成功与所有合作伙伴建立了双赢关系；ARM处理器的低功耗特点，也契合了移动设备市场爆发时期的需要。以上种种最终造就了ARM公司和ARM处理器现在的辉煌。
在即将来临的万物互联时代，让我们期待ARM有更出色的表现。
参考文献
[1]. 《追寻ARM的起源——Acorn电脑简史》
[2]. 《「芯历史」ARM如何成为半导体“顶流”？》
[3]. https://en.wikipedia.org/wiki/Arm_Ltd.
