Nhà sản xuất máy tính Acorn Computer của Anh lần đầu tiên phát triển kiến ​​trúc Acorn RISC Machine (ARM)[11][12] vào những năm 1980 để sử dụng trong các máy tính cá nhân của mình.Các sản phẩm dựa trên ARM đầu tiên của hãng là các mô-đun đồng xử lý cho loạt máy tính BBC Micro. Sau khi máy tính BBC Micro thành công, Acorn Computer đã cân nhắc cách chuyển từ bộ xử lý MOS Technology 6502 tương đối đơn giản để giải quyết các thị trường kinh doanh giống như thị trường đã bị thống trị bởi IBM PC, được đưa ra vào năm 1981. Kế hoạch Acorn Business Computer (ABC) yêu cầu một số bộ xử lý thứ hai được chế tạo để hoạt động với nền tảng BBC Micro, nhưng các bộ xử lý như Motorola 68000 và National Semiconductor 32016 được coi là không phù hợp và 6502 không đủ mạnh cho giao diện người dùng dựa trên đồ họa.[13]

Theo Sophie Wilson, tất cả các bộ xử lý được thử nghiệm tại thời điểm đó đều hoạt động giống nhau, với băng thông khoảng 4 Mbit/giây.[14]

Sau khi thử nghiệm tất cả các bộ xử lý có sẵn và thấy chúng thiếu, Acorn quyết định nó cần một kiến trúc mới. Lấy cảm hứng từ các bài báo từ dự án Berkeley RISC, Acorn đã cân nhắc việc thiết kế bộ xử lý của riêng mình.[15] Chuyến thăm tới Western Design Center ở Phoenix, nơi 6502 đang được cập nhật bởi một công ty duy nhất có hiệu quả, cho thấy các kỹ sư của Acorn Steve Furber và Sophie Wilson họ không cần nguồn lực lớn và nghiên cứu hiện đại và cơ sở phát triển.[16]

Wilson đã phát triển bộ hướng dẫn, viết mô phỏng bộ xử lý trong BBC BASIC chạy trên BBC Micro với bộ xử lý 6502 thứ 2. Điều này đã thuyết phục các kỹ sư Acorn rằng họ đang đi đúng hướng. Wilson đã tiếp cận Giám đốc điều hành của Acorn, Hermann Hauser và yêu cầu nhiều tài nguyên hơn. Hauser đã chấp thuận và tập hợp một nhóm nhỏ để triển khai mô hình của Wilson về phần cứng.

Acorn RISC Machine: ARM2

Dự án Acorn RISC Machine chính thức bắt đầu vào tháng 10 năm 1983. Họ chọn VLSI Technology làm đối tác silicon, vì họ là nguồn cung cấp ROM và chip tùy chỉnh cho Acorn. Wilson và Furber trưởng nhóm thiết kế. Họ đã triển khai nó với một đặc tính hiệu quả tương tự như 6502. Mục tiêu thiết kế chính là đạt được xử lý đầu vào / đầu ra có độ trễ thấp như gián đoạn như 6502. Kiến trúc truy cập bộ nhớ của 6502 đã cho phép các nhà phát triển sản xuất máy nhanh mà không không tốn phần cứng truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA).

Các mẫu silicon ARM đầu tiên hoạt động tốt khi lần đầu tiên được nhận và thử nghiệm vào ngày 26 tháng 4 năm 1985.[1]

Ứng dụng ARM đầu tiên là bộ xử lý thứ hai cho BBC Micro, nơi nó giúp phát triển phần mềm mô phỏng để hoàn thành việc phát triển các chip hỗ trợ (VIDC, IOC, MEMC) và tăng tốc phần mềm CAD được sử dụng trong phát triển ARM2. Wilson sau đó viết lại BBC BASIC bằng hợp ngữ ARM. Kiến thức chuyên sâu thu được từ việc thiết kế bộ hướng dẫn cho phép mã rất dày đặc, khiến ARM BBC BASIC trở thành một thử nghiệm cực kỳ tốt cho bất kỳ trình giả lập ARM nào.[17] Mục đích ban đầu của một máy tính chủ yếu dựa trên ARM đã đạt được vào năm 1987 với việc phát hành Acorn Archimedes. Năm 1992, Acorn một lần nữa giành giải Queen's Award for Technology cho ARM.

ARM2 nổi bật với bus dữ liệu 32 bit, không gian địa chỉ 26 bit và 27 thanh ghi 32 bit. Tám bit từ thanh ghi bộ đếm chương trình có sẵn cho các mục đích khác; sáu bit trên cùng (có sẵn do không gian địa chỉ 26 bit) được dùng làm cờ trạng thái và hai bit dưới cùng (có sẵn vì bộ đếm chương trình luôn được căn chỉnh từ) được sử dụng cho các chế độ cài đặt. Bus địa chỉ được mở rộng lên 32 bit trong ARM6, nhưng mã chương trình vẫn phải nằm trong bộ nhớ 64MB đầu tiên ở chế độ tương thích 26 bit, do các bit dành riêng cho các cờ trạng thái.[18] ARM2 có số lượng bóng bán dẫn chỉ 30.000, so với model 68000 cũ hơn của Motorola có khoảng 40.000.[19] Phần lớn sự đơn giản này đến từ việc thiếu microcode (đại diện cho khoảng một phần tư đến một phần ba của 68000) và từ (giống như hầu hết các CPU trong ngày) không bao gồm bất kỳ bộ đệm nào. Sự đơn giản này cho phép tiêu thụ năng lượng thấp, nhưng hiệu năng tốt hơn so với Intel 80286. Một người kế nhiệm, ARM3, được sản xuất với bộ đệm 4 KB, giúp cải thiện hiệu năng hơn nữa.[20]

Advanced RISC Machines Ltd. — ARM6

Vào cuối những năm 1980, Apple Computer và VLSI Technology bắt đầu làm việc với Acorntreen phiên bản mới hơn của ARM core. Năm 1990, Acorn tách khỏi nhóm thiết kế thành một công ty mới có tên Advanced RISC Machines Ltd.,[21][22][23] trở thành ARM Ltd khi công ty mẹ của nó, ARM Holdings, niêm yết trên sàn London Stock Exchange và NASDAQ năm 1998.[24] Công việc mới của Apple-ARM cuối cùng sẽ phát triển thành ARM6, được phát hành lần đầu tiên vào đầu năm 1992. Apple đã sử dụng ARM610 dựa trên ARM6 làm cơ sở cho PDA Apple Newton của họ.

Những giấy phép đầu tiên

Năm 1994, Acorn đã sử dụng ARM610 làm CPU chính trên hệ thống RiscPC của họ. DEC được cấp phép kiến ​​trúc ARMv4 và sản xuất StrongARM.[25] Với tốc độ 233 MHz, CPU này chỉ tiêu tốn một watt (phiên bản mới hơn tiêu thụ ít hơn nhiều). Công việc này sau đó đã được chuyển cho Intel như một phần của thỏa thuận giải quyết vụ kiện và Intel đã nắm lấy cơ hội để bổ sung dòng i960 của họ với StrongARM. Intel sau đó đã phát triển triển khai hiệu suất cao của riêng mình có tên XScale, công ty đã bán cho Marvell. Số lượng bóng bán dẫn của lõi ARM về cơ bản vẫn giống nhau trong suốt những thay đổi này; ARM2 có 30,000 transistors,[26] trong khi ARM6 tăng lên 35,000.[27]

Thị phần

Năm 2005, khoảng 98% tổng số điện thoại di động được bán đã sử dụng ít nhất một bộ xử lý ARM.[28] Năm 2010,các nhà sản xuất chip dựa trên kiến ​​trúc ARM đã báo cáo lô hàng 6,1 tỷ bộ xử lý dựa trên ARM, chiếm 95% điện thoại thông minh, 35% TV kỹ thuật số và hộp giải mã và 10% máy tính di động.Năm 2011, kiến ​​trúc ARM 32 bit là kiến ​​trúc được sử dụng rộng rãi nhất trong các thiết bị di động và là kiến ​​trúc 32 bit phổ biến nhất trong các hệ thống nhúng.[29] Trong năm 2013, 10 tỷ đã được sản xuất.[30] và "chip dựa trên ARM được tìm thấy trong gần 60% thiết bị di động trên thế giới".[31]