什么是Arm处理器？

Arm处理器是基于计算机处理器精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU)系列之一。Arm处理器背后的公司Arm Limited设计核心CPU组件并将知识产权授权给合作伙伴组织，然后合作伙伴组织根据自己的要求构建基于Arm的芯片。Arm Limited不直接制造或销售任何芯片。

Acorn Computers于20世纪80年代首次开发了Arm处理器。直到最近，Arm这个名字才被当作首字母缩写词ARM来使用，它最初代表Acorn RISC Machine，后来代表Advanced RISC Machine 。这个首字母缩写词仍然被广泛使用，尽管Arm Limited在描述其处理器技术时只使用Arm 。

Arm Limited 提供32位和64位RISC多核处理器的设计。这些处理器使用的指令集比基于复杂指令集计算 ( CISC ) 架构的英特尔同类产品简单得多。这两种类型的处理器还采用不同的方法来优化性能和提高效率。例如，英特尔采用硬件方法来最大化性能，而Arm采用软件方法。

Arm处理器每秒可执行数百万条指令，远超英特尔处理器。通过删除不需要的指令并优化路径，Arm处理器可以提供出色的性能，同时消耗的能源远低于基于CISC的处理器。功耗降低还意味着Arm CPU产生的热量更少。这并不是说Arm处理器本质上比英特尔处理器更好，只是说它们更适合特定用例。

Arm处理器广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备和其他移动设备等消费电子设备。它们还用于各种传感器和物联网设备。据 Arm Limited称，该公司的合作伙伴在过去30 年里已经出货了超过2150亿块基于Arm的芯片。

Arm处理器有哪些特性？

由于指令集精简，Arm处理器所需的晶体管更少，从而缩小了集成电路的芯片尺寸。其尺寸更小、复杂性更低、功耗更低，因此非常适合日益小型化的设备。

Arm 处理器的特性包括：加载或存储架构，集成安全，正交指令集，单周期执行，能源效率，64位和32位执行状态，硬件虚拟化支持。

Arm处理器的简化设计为开发人员提供了更高效的多核处理和更简单的编码。虽然Arm处理器无法提供与英特尔CPU相同的原始计算吞吐量，但对于同时存在于两种架构上的应用程序，Arm处理器的性能有时会超过英特尔处理器。

按规模分类：

小规模集成电路（SSI）：集成几到几十个元件。

中规模集成电路（MSI）：集成数十到几百个元件。

大规模集成电路（LSI）：集成几百到几千个元件。

超大规模集成电路（VLSI）：集成数万到数百万个元件，是当前常见的集成电路类型。

Arm处理器的精简指令集需要少量晶体管，从而减小了集成电路的芯片尺寸。

Arm伸展

过去，Arm处理器主要限于智能手机和传感器等小型设备。但随着Arm处理器进入传统上属于英特尔和AMD（程度较小）领域的设备类型，这种情况已经开始改变。例如，微软提供基于Arm的Surface电脑版本，以及可以在基于Arm的电脑上运行的Windows版本。

许多笔记本电脑也采用了Arm，而Apple现在也推出了多款采用基于Arm的M1芯片的电脑。Apple新款MacBook Pro系统采用了该芯片，为笔记本电脑的性能和电池寿命树立了新的行业标准。

Arm处理器也正在进军服务器市场。虽然这并不是一项新举措，但其采用速度一直很慢。不过，企业已经开始关注Arm架构，很大程度上是因为它承诺提供所有企业级CPU中最佳的每瓦性能。

随着工作负载的规模和复杂性不断增加，它们需要更多的能源来处理并维持底层硬件的安全工作温度。这不仅是一个财务考虑因素，也是组织转向更可持续的数据中心时需要考虑的问题。

传统的x86级服务器通过提高每个CPU的速度和复杂程度来提高性能，使用强力处理和功率来处理要求苛刻的计算工作负载。CPU变得越来越密集和快速，因此可以在更小的空间内完成更多的计算。因此，当今的x86服务器消耗的能量比以往任何时候都多，产生的热量也如此之多，以至于传统的供暖、通风和空调系统已经无法满足需求。

相比之下，Arm服务器可能会使用数百个较小、不太复杂、低功耗的处理器来共享处理任务，而不是仅依赖几个容量更大的处理器。这种方法有时被称为横向扩展，与基于x86的处理器的纵向扩展相反。然而，即使横向扩展，处理器消耗的能量和产生的热量也比x86 服务器少，这使它们成为帮助解决未来能源问题的潜在解决方案。