全球手机处理器架构进化论：从ARM9到A15

　　随着智能手机越来越普及，消费者在选购手机的时候也越来越理性化，除了关心价格和外观之外，手机的性能也成为了人们最关心的因素，大家都知道， 处理器是影响手机性能的最关键的因素，像德州仪器、高通、英伟达以及三星等主流的处理器厂商，大家都已经耳熟能详。但是很多人并不知道，其实它们采用的都 是同一个架构——ARM架构，实际上，处理器采用的架构才是影响处理器性能的关键因素。今天，笔者就和大家一起，聊一聊ARM的那些事。

　　ARM架构简介

　　ARM（Advanced RISC Machine的缩写）架构，被称作进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于低成本、高效能、低耗电的特性，ARM处理器非常适用于移动通讯领域。

　　为了大家更好的理解，我们不妨做个比喻，ARM架构就像是一座建筑的结构设计部分，而处理器就相当于一个完整的建筑，只有有了稳定的结构作为基 础，才能建造出各式各样的房子。换句话说，ARM架构只相当于一座建筑的框架，至于最后建造出来的房子长什么样，舒适度如何，就是由处理器厂商自己决定 了。不过有一点需要说明，假如结构的设计值是十层，容纳人数的上限是100人，那么最后建好的房子也不能超过这个上限。这也就是说，采用相同架构的处理 器，性能基本上已经锁定在一定的范围之内，不会有本质的区别。所以，看处理器的性能要先看架构。

　　ARM架构

　　ARM授权方式

　　ARM公司是一家知识产权供应商，本身并不参与终端处理器芯片的制造和销售，而是通过向其它芯片厂商授权设计方案，来获取收益。ARM提供了多 样的授权方式，ARM公司可以向芯片厂商单纯的转让设计方案的使用及销售权，比如德州仪器，其旗下的OMAP处理器是在原始ARM架构的基础上设计的，这 种方式费用一般比较低，所以，德州仪器的芯片售价也相对较低。

　　对于一些具备自有设计技术的客户，他们希望能对原始的ARM架构进行优化，以便更好的适应到自己研发的芯片，这样就会牵扯到授权架构修改的费 用，而且这项费用也是相当昂贵的。比如高通Scropion架构，三星的蜂鸟Hummingbird核心等都是在Cortex-A8的基础上修改的。一般 这些优化过的处理器都要比采用原始ARM架构的处理器性能更强。

　　采用ARM架构的品牌

　　ARM公司是全球最大的半导体知识产权核心供应商，目前已经在移动电话领域占据了90%的市场份额。超过100家半导体公司持有不同形式的 ARM授权。其中包括Intel、IBM、LG、NEC、SONY、NXP（原PHILIPS）和NS等公司。也有包括微软、升阳和MRI等一系列知名软 件系统公司。

　　ARM的设计是Acorn电脑公司（Acorn Computers Ltd）于1983年开始的开发计划。1985年时开发出首款内核ARM1，经过三十年的发展，如今已经发展到运行速度可达2.5GHz的Crotex- A15核心。接下来笔者就为大家介绍一下ARM架构的发展历程。因为ARM9之前的ARM核心基本上都是应用在音乐播放器、游戏机、相机以及计算器等电子 产品中，所以这部分笔者就不做过多介绍了，以下笔者着重介绍在智能手机中广泛应用的ARM9及之后的ARM架构。

　　ARM9 处理器系列

　　ARM9系列于1997年问世，ARM9处理器系列包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM968E-S处理器。

　　ARM926EJ-S™ 处理器具有一个采用Jazelle®技术的增强型32位RISC CPU、灵活的大小指令和数据高速缓存、紧密耦合内存（TCM）接口和内存管理单元（MMU）。它还提供单独指令和数据AMBA®AHB™ 接口，适合基于多层AHB的系统。ARM926EJ-S处理器可执行ARMv5TEJ指令集，其中包括功能得到增强的16 x 32位乘法器，可进行单周期MAC运算，以及16位定点DSP指令，可增强多个信号处理应用程序的性能并支持 Thumb® 技术。

　　ARM9内核

　　ARM926EJ-S处理器为入门级处理器，可支持完全版操作系统，其中包括 Linux、Windows CE和Symbian。因此，此处理器是众多需要完整图形用户界面的应用的理想之选。ARM926EJ-S被广泛的应用于智能手机处理器中。其中德州仪器 OMAP1系列处理器、高通MSM6***系列处理器以及飞思卡尔、恩智浦半导体等都采用了ARM926EJ-S内核。

　　采用ARM926EJ-S内核的产品

　　智能手机当中，诺基亚的大部分Symbian S60系统的智能手机，索尼爱立信K系列以及Walkman系列音乐手机，以及明基西门子和LG部分手机都采用了ARM926EJ-S内核。

　　采用TI OMAP 1710处理器的手机

　　OMAP 1710是一款采用ARM926EJ-S内核的处理器，也是TI公司第一款采用90纳米制程的处理器，制程的减小也就意味着工作电压的下 降，OMAP1710已经可以在1.05—1.3V之间动态调整，而普通待机状态下的耗电量仅为10mAh，在当时来说，可谓节能高手。OMAP1710 最大工作频率可以达到220MHz，一级缓存已经提升为32KB。这样的性能在当时来说是相当强大的，当年诺基亚大部分智能手机都是采用的这颗核心，这些 手机包括：诺基亚6630、6680、6681、E50、E60、E61、E62、E65、E70、N70、N71、N72、N73、N80、N90、 N91、N92以及三星的SGH-i600、SGH-i607等，不过现在这样的性能已经明显过时了。