【译】ARM 的历史——第二部分：一切开始聚在一起

原博客共分为三篇，原文链接如下：

1. https://arstechnica.com/gadgets/2022/09/a-history-of-arm-part-1-building-the-first-chip/

2. https://arstechnica.com/gadgets/2022/11/a-history-of-arm-part-2-everything-starts-to-come-together/

3. https://arstechnica.com/gadgets/2023/01/a-history-of-arm-part-3-coming-full-circle/

   从最初的十二个人和一个梦想，到现在的十亿美元公司。

从一开始，就很难有人关心这项神奇的技术。第一批 ARM 芯片出货几个月后，Acorn Computers 的 Steve Furber 打电话给一位技术记者，试图让他报道此事。记者回答说：“我不相信你。如果你一直在做这件事，我早就知道了”。然后他就挂断了电话。

在 Acorn 苦苦挣扎的时候，Furber 试图想象如何将 ARM 芯片分拆成一家独立的公司。但他想不出如何让商业模式运转起来。"他在接受采访时说："你必须卖出数百万颗芯片，才能开始支付版税。"我们无法想象要卖出数百万个这样的东西。

前景一片暗淡——直到另一家电脑公司的代表走进门来。这家小公司叫苹果。

一家新公司

苹果公司最初是如何听说 ARM 的？苹果公司先进技术部的两位工程师 Paul Gavarini 和 Tom Pittard 制作了一台名为 Möbius 的原型计算机。它使用 ARM2 芯片，同时运行 Apple II 和 Macintosh 软件，模拟 6502 和 68000 CPU 的速度比本地版本更快。苹果公司的高层管理者对这台机器感到困惑，并很快将其封杀，但 Gavarini 和 Pittard 仍在内部演示会上大肆宣扬 ARM，并展示了运行 LISP 时令人印象深刻的基准测试结果。

LISP 是一种重量级语言，苹果公司在内部使用它来测试新的图形界面。但对于嵌入式应用而言，LISP 被认为过于笨重。当苹果公司的资深人士拉里-特斯勒（Larry Tesler）看到这些基准测试结果时，他的脑子里灵光一闪。

当时，特斯勒刚刚接手苹果牛顿项目，他需要替换掉速度慢、漏洞多的 CPU–AT&T Hobbit。ARM 芯片看起来是个赢家。它不仅速度惊人，而且功耗极低，是手持牛顿设备的理想之选。

特斯勒安排了一次与 ARM 团队的会面，他很喜欢他们的路线图。但有一个问题。苹果是一家计算机公司，而 Acorn 是其直接竞争对手。

这就为一个致命的决定埋下了伏笔。ARM 的员工希望摆脱 Acorn 日渐衰落的命运。Acorn 的大股东奥利维蒂公司（Olivetti）则对生产 IBM PC 克隆机更感兴趣。制造 ARM 芯片的硅代工厂 VLSI Technology 希望获得更多的客户。而苹果公司则希望获得芯片授权。分拆 ARM 符合所有人的利益。

1990 年 11 月，三方达成协议。苹果公司投资 300 万美元现金，获得 30% 的股份。VLSI 投资 50 万美元，外加其知识和工具。Acorn 转让其所有 ARM 知识产权和 12 名员工，价值 300 万美元。应苹果公司的要求，新公司更名为 Advanced RISC Machines。ARM 公司从此自立门户。

新的领导者

在投入资金之前，苹果希望为 ARM 挑选一位首席执行官。苹果聘请了曾经找到约翰-斯卡利（John Sculley）的那家猎头公司，但这次的结果要好得多。他们聘用的是罗宾-萨克斯比（Robin Saxby）。
萨克斯比 1947 年出生于英国切斯特菲尔德。他从小就对电气线路着迷，十几岁时就开始了自己的第一笔生意，修理收音机和电视机。他进入利物浦的大学学习电子工程。1968 年毕业后，他的第一份工作是帮助设计英国第一台晶体管电视机。

1973 年，他加入摩托罗拉公司，并很快晋升为销售工程师。这意味着他的工作就是奔波于公司客户之间，帮助他们使用摩托罗拉产品进行设计。当他调到中央处理器部门时，他以为他的客户都会是主流计算机公司。但出乎他意料的是，大多数希望使用摩托罗拉 CPU 的人都在考虑利基嵌入式应用。有一次，他写了一份提案，建议摩托罗拉分拆 CPU 设计团队并提供设计服务，但管理层不喜欢这个想法。

离开摩托罗拉后，萨克斯比加入了一家名为 ES2 的初创公司，该公司正试图开发一种新的硅芯片制造技术。ES2 曾为 ARM 制造过一些测试芯片，因此萨克斯比对这家公司早有了解。但当他被邀请加入 ARM 担任首任首席执行官时，他怀疑自己是否是最合适的人选。

为了确保万无一失，他在一家酒吧与 ARM 的员工举行了一次午餐会。当时，公司缺乏领导力。史蒂夫-福伯（Steve Furber）离开公司去寻找其他机会，索菲-威尔逊（Sophie Wilson）做出了一个 “艰难的决定”，留在了橡果公司，尽管她仍然可以提供咨询。剩下的 12 名 ARM 员工吃午饭时迟到了，萨克斯比差点离开。但是，当他们到达目的地时，会议取得了圆满成功。所有 12 位工程师一致认为，罗宾-萨克斯比是正确的选择。

即便如此，他还是需要一点推动力。他问自己 11 岁的女儿，是否应该冒险接受这份新工作。她说：“爸爸，我有个骰子，如果你掷出六点，你就会成为百万富翁。” 他掷了出去，结果是六。1991 年初，他成为 ARM 公司的第一任首席执行官。

艰难探索时期

公司首先需要的是一个商业模式。萨克斯比重拾摩托罗拉的旧方案，并根据 ARM 的需求对其进行了修改。除了每售出一块芯片收取一定比例的特许权使用费外，公司还将以预付费的形式获得技术许可。理论上，这样的组合足以维持公司的正常运转。萨克斯比从一开始就雄心勃勃： 他希望 ARM 成为 “全球 RISC 标准”。

提出目标是一回事，但实现目标却是另一回事。计算机领域的其他公司也纷纷加入 RISC 的行列。IBM 于 1986 年发布了 6150 RT，随后是 MIPS 和惠普的 PA-RISC 以及 SUN 的 SPARC。摩托罗拉公司于 1988 年推出了 88000，英特尔公司于 1989 年发布了 i860 和 i960，DEC 公司也在开发 Alpha 芯片。只与其中一家巨头竞争是很困难的。击败所有这些公司似乎是不可能的。

但这些公司大多使用 RISC 制造高端台式工作站。萨克斯比记得，在摩托罗拉工作期间，嵌入式应用是一个被忽视的市场。也许全球 RISC 标准现在还遥不可及，但全球嵌入式 RISC 标准是可以实现的。与竞争对手相比，ARM 芯片的晶体管数量更少，耗电量更低。这使得它们的制造成本更低，适用于更广泛的应用。

一些首批许可证用于传真调制解调器和其他小型应用。创业初期，资金十分紧张。Acorn 原本向创始工程师们承诺，他们将在第二年获得加薪，但到了 1991 年，ARM 的资金已经告罄。萨克斯比说，如果公司能得到一份新的大合同，他就会兑现这个承诺。他与英国国防承包商普莱西公司签订了协议，并给工程师们追溯加薪。

公司的第一个新产品是 ARM6 内核，它是 ARM3 的后继产品，采用 0.8 微米工艺制造，运行频率为 20 MHz。根据降低指令集复杂度的理念，它只有两条新指令。内核本身只有 35,000 个晶体管，比最初 ARM 的 27,000 个晶体管多不了多少。（相比之下，英特尔的 386 有 275,000 个晶体管！）对于牛顿，ARM 将该内核与内存管理单元和 4 KB 的一级高速缓存打包在一起。这就是 ARM610。

与此同时，该公司还推出了 ARM250。它采用了较早的 ARM3 内核，但也包含了阿基米德计算机中的所有支持芯片：内存控制器、I/O 芯片和视频芯片。这是一款真正的 “片上系统”，或称 SoC。在当时，除了使阿基米德计算机的制造成本更低一些外，它并没有太大的市场。但它为未来的发展埋下了伏笔。

1993 年，苹果公司终于发布了拖延已久的牛顿。第一年，它卖出了 6 万台。对于苹果这样的大公司来说，这被认为是一个巨大的失败。但对 ARM 来说，每块芯片 20 美元的特许权使用费是一笔意外之财。萨克斯比将这笔现金投资回 ARM 公司，使公司规模扩大了一倍，员工人数从 30 人增加到 60 人。这是一场赌博。要想成功，ARM 需要赢得一些重要的授权。

说服大公司

作为一家小公司，有时很难与大公司打交道。在与前雇主摩托罗拉公司的一次会谈中，萨克斯比回忆说，高管最后说："当然，我们也不会向你们支付任何许可费或版税。该公司希望 ARM 乐意以 "曝光 "的方式获得报酬，因为摩托罗拉本可以自己完成这项工作。萨克斯比问这位高管有多少工程师在做这个项目。答案是大约 200 人。"萨克斯比问：“你知道吗，你付给我们的许可费是你付给工程师的四分之一。” 他还是拒绝给 ARM 钱，萨克斯比也就放弃了这笔交易。

德州仪器公司（Texas Instruments）是另一家认为凭借自己的内部资源可以比 ARM 做得更好的公司。当德州仪器公司 CPU 部门的负责人向他的老板申请 ARM 的许可证时，他回击道："你是在告诉我，我们可以做得更好： "你是在告诉我，在设计嵌入基带芯片的微处理器内核方面，我们甚至无法与其他公司竞争？后来，在一次讨论潜在合作关系的会议上，德州仪器的人在没有签署保密协议的情况下就来了。萨克斯比坚持要他们立即离开，等签了字再回来。ARM 公司规模虽小，但萨克斯比不会让公司被人摆布。

德州仪器犹豫再三，最终决定将 ARM 介绍给其最大的客户之一： 诺基亚。这是一次测试。如果 ARM 能说服诺基亚使用其设计，那么 TI 就能制造出足够好的产品。

1993 年，诺基亚已经成为移动电话领域一颗冉冉升起的新星，上一年的手机销量就达到了 300 万部。诺基亚为其新机型制定了宏伟的计划，但该公司对使用 16 位日立 H8 CPU（传统的 CISC 芯片）感到非常满意。32 位 RISC 芯片在速度和效率上都有很大的飞跃，但代价是同等代码需要更多的指令，而且每条指令需要两倍的内存。在台式机上，这种额外的内存需求并不是什么大问题，但手机的内存和存储空间却很小。

在与诺基亚会面后回家的飞机上，ARM 工程师们决定，如果诺基亚想要 16 位，那么 16 位就是诺基亚要得到的。他们创建了一套全新的简化 16 位指令，并设计了将其映射到现有 32 位指令集的电路。这样，你就可以拥有占用内存更少的较小程序代码，但运行速度几乎是完全 16 位芯片的两倍。工程师们开玩笑地称这些扩展为 “拇指”，因为拇指是手臂末端的东西。这个名字就这样沿用了下来。

当诺基亚的工程师们看到 Thumb 架构的计划以及与之配套的更先进的 ARM7 内核时，他们非常兴奋。TI 意识到，这家英国小公司已经通过了考验，并最终于 1994 年获得了 ARM 许可证。现在，TI 可以为新一代诺基亚手机制造先进的芯片。

其中第一款手机诺基亚 8110 是第一款采用 ARM 内核的 GSM 手机。几年后，它因出现在电影《黑客帝国》中而声名鹊起。

勇往直前

与 TI 达成交易后，ARM 就再也没有回头。现在，该公司在电子行业拥有了真正的信誉。它与夏普、三星和 NEC 签订了协议。到 1995 年，公司的授权客户已达 10 家。

ARM7 一炮打响。该 CPU 采用 0.35 微米工艺制造，运行速度高达 66 Mhz。Thumb 扩展对于移动应用或代码密度非常重要的任何地方都很有用，但该芯片也可以全速运行 32 位代码。1996 年，又有四家公司购买了 ARM 许可证： Oki、Alcatel、Yamaha 和 Rohm。甚至连摩托罗拉公司也在第二年签订了协议。

为什么这么多公司，包括已经生产自己芯片的大型电子公司，都想与 ARM 签订协议呢？部分原因是成本优势–ARM 许可证的价格并不昂贵，而且肯定比支付数百名工程师数年时间从头开始设计新芯片要便宜。另一部分原因是索菲-威尔逊和史蒂夫-福伯创造的技术遗产。ARM 芯片速度快、易于制造、耗电量低。

但是，ARM 的另一张王牌是：它不仅仅是一家芯片制造公司。当 ARM 与其他公司合作时，它成为合作伙伴，帮助设计可根据其他公司特定需求定制的解决方案。为诺基亚发明拇指扩展只是其中一个例子。ARM 还与数字设备公司合作开发了 StrongARM，这是一种速度更快的芯片，运行速度高达 233 MHz。这些功能强大的芯片最终被应用于苹果 MessagePad 2000（改进版牛顿）、Eidos Optima 视频编辑工作站和 Acorn Computers 最新的 RISC PC（阿基米德系列的新名称）。

对于罗宾-萨克斯比来说，与竞争对手的芯片公司合作始终是战略的一部分。他常说：“化敌为友”。“如果他们能通过与你合作为自己赚更多的钱，为什么还要与你对抗呢？”

这种感觉充斥着整个公司。在接受 Ars 采访时，ARM 公司的一位发言人解释了这一点： “ARM的商业模式是一种以成功为基础的商业模式，其理念是：合作伙伴成功，ARM才会成功。” 在经历了缓慢的起步之后，该公司现在正在证明这不仅仅是一个崇高的理想。它正在发挥作用。

但是，ARM 公司仍然必须具有战略眼光。当 LSI 半导体公司向公司申请许可证时，萨克斯比拒绝了，尽管首席执行官给了他一大笔钱。他这样做是因为 LSI 将与 ARM 的制造合作伙伴 VLSI 直接竞争。相反，他要求 LSI 的首席执行官先给他们带来一些新业务，然后他再重新考虑。结果，他得到了硬盘公司西部数据（Western Digital）的报价。每一笔交易都有望扩大市场，并帮助 ARM 成为标准。

上市

到 1998 年，ARM 公司的规模已经超过了原来的谷仓。公司拥有 274 名员工，上一年的收入为 4,400 万美元，利润超过 800 万美元，ARM 处理器的出货量接近 1,000 万台。ARM 还不是全球 RISC 标准–主要由于索尼 PlayStation 的出现，MIPS 已经摘得桂冠–但它已经超越英特尔的 i960 和摩托罗拉的 PowerPC，位居第三。它也是所有 RISC 芯片供应商中增长最快的。

所有这些积极的增长使公司迎来了上市的好时机。1998 年 4 月 17 日，公司在伦敦证券交易所和纳斯达克成功进行了首次公开募股（IPO）。股票的初始价格为 5.75 英镑，略低于 10 美元。同年晚些时候，当 ARM 公司报告已售出 5100 万个处理器时，股价一飞冲天。ARM 公司从 12 个人和一个梦想起步，如今已成为一家市值十亿美元的公司。

ARM 公司的两位创始投资者却选择了相反的方向。苹果公司在 1997 年亏损超过 10 亿美元，其运营现金也越来越少，情况十分危险。从 ARM 首次公开募股的第二天开始，苹果公司抛售了大部分股份，持股比例从 42.3% 降至 6% 以下。这次套现帮助史蒂夫-乔布斯在关键时刻稳定了公司。

Acorn 也在苦苦挣扎。在销售持续下滑后，公司放弃了 RISC PC 的开发，并取消了最后一款"Phoebe"机型，只留下其独特的黄色外壳。公司的资本价值一度低于其持有的 24% ARM 股份。Acorn 出售了股票，并用这笔钱进行了再融资和公司重组。 1999 年，公司更名为 “Element 14”，并将重点转向开发电信产品。

在 ARM 成功的推动下，VLSI 技术公司继续发展壮大。1999 年 6 月，该公司被飞利浦电子公司以 10 亿美元的价格收购。

不断变化的世界

ARM 最初只是一个疯狂的梦想。早在 1985 年，Sophie Wilson 和 Steve Furber 研究了许多现有的 CPU，发现它们都不尽如人意。令人难以置信的是，他们带领一个 10 人团队，从零开始开发出了先进的 32 位 RISC CPU，从想法到工作硅片只用了 18 个月。

最初，他们的想法是利用这些令人惊叹的中央处理器，制造出优秀的个人电脑，从而占领世界。但是，世界已经发生了变化，再也容不下新的、不兼容的计算机平台了。相反，由于苹果公司、VLSI 和罗宾-萨克斯比的远见卓识，ARM 芯片发现自己可以自由地去任何最需要它的地方。在接下来的十年里，从传真调制解调器到硬盘驱动器再到移动电话，各种小型设备都需要它。

但随着新千年的到来，这些小型设备的功能越来越强大。虽然牛顿（Newton）失败了，但通用个人数字助理市场正在蓬勃发展，移动电话本身也开始具备类似 PDA 的功能。这为 ARM 带来了最大的机遇和挑战。