原來這些地方都有ARM

先前筆者介紹了ARM架構的由來與授權方式，相信各位讀者也對ARM有了相當程度的認識，也知道，ARM不僅代表了處理器品牌，也是代表IP（智財）授權的一種架構模式。另一個ARM的特色就是應用範圍非常廣，廣到路邊隨便拿起一台電子產品，裡面有ARM存在的機率，連立委都會說高達九成！ 一般而言，ARM處理器大都是被當成智慧型裝置的系統核心，另外它也可以被製造成各種多元用途的晶片。包括系統整合商自己設計適合的ARM架構，或是從IDM廠商購買晶片成品，或者和IC設計公司一起合作，再兜成最終產品。

▲行動通訊產品中，已是ARM的天下。（圖片來源：電電時代）

從ARM的各種IP授權模式來看，不同的方案就會設計出不同的產品，它們分別是：

1. 高性能產品

這類核心大多應用在數位家庭的影音播放裝置、行動通訊（高階智慧型手機）與多媒體系統（PMP、SmartBook）、高階網路通訊設備等。這些產品對於系統的反應速度要求比較高，所以處理器的效能需求也高。它們一般是採用ARM11、Cortex-A5、Cortex-A8/A9，如果是多媒體應用的話，通常還會加上3D處理，及多媒體編解碼IP，這些IP除了可以向第三方購買，也可以直接向ARM購買一些相關的IP授權。

2. 主流產品

此區間產品主要講求系統功耗及效能之間的均衡、或者是對系統性能要求不高的嵌入式設備，這類產品大致會出現在一般多媒體播放系統（PMP、具備影片播放功能的MP3隨身聽等）、電子書產品、電子遊戲裝置（NDS、韓國Gamepark推出之GP2X）、或電腦系統的板卡之中（常見於電視卡之類的多媒體卡、部分網路卡、儲存卡等）。

3. 低價產品

低價核心所搭配應用的裝置並不一定是屬於低價品，許多家電系統中，常有整合UI（人機使用介面）或網路連接功能的需求。裡頭的CPU就有可能是本類的架構，此外，市面上一些僅具簡單螢幕介面，或甚至沒有螢幕的MP3隨身聽，功能雖然較中高階產品單純，但因為往下一類的MCU性能不夠高，中高階產品性能雖強，但價格太貴（家電產量高，單一CPU核心差個幾塊美金，整批貨的成本可能會相差到幾百萬美金），這類型的產品便可以採用相對便宜的舊核心。比如說ARM7，雖然已經推出超過十五年以上，架構非常久遠，但是穩定性高，加上開發資源也完備，藉由製程的改進，直到現在依然是眾多嵌入系統廠商的最愛。

▲過去家電的控制往往是交給8051之類的低階MCU，但隨著UI的複雜化、連接播放功能的強化，未來將可見到更多產品改用ARM架構。（圖片來源：www.whitegoodss.com）

4. 微控制器（MCU）

其實ARM在微控制器這方面算新手，MCU算是較低階的控制器，通常是給沒有使用者介面，或者操作功能陽春的相關產品使用。但這塊領域過去被8051家族所統治，8051是Intel在1981年所推出的一款處理器架構，屬於MCS-51系統單晶片的一種，後來Intel將8051的智財轉售給幾家IC設計大廠，這些公司利用8051的指令集，擴展出極為龐大的家族，從手錶、玩具、家電、交通工具、工業設備等，無一不是8051的勢力範圍。

經過數十年的發展，8051成為目前最普及，價格也最低廉的嵌入式核心，當初ARM想要挑戰MCU這塊市場，其實許多業界人士也不抱樂觀態度。因為8051太便宜太普及了，而且客製化自由度高，又不用付權利金，ARM這個貴三三的東西，在價格戰怎麼打也玩不過8051。

但隨著時間過去，8051架構上的弱勢還是逐漸被發現，比如說，因為8051是8位元的架構，其記憶體控制能力非常的差，除了無法存取大容量的隨機與唯讀記憶體，遇到複雜的嵌入式系統甚至可能會面臨程式碼裝不完的窘境。另外，8051周邊連接能力也偏弱，現在各種家電、消費性3C產品都想朝跨應用、跨網路連接發展，8051對此就顯得捉襟見肘。

基於以上兩點，ARM便強打其基於32位元架構MCU，其訴求便是適合未來功能逐漸複雜化、使用者介面越來越華麗，並講求更多元連接能力的產品。因為ARM架構擁有豐富的開發資源，且同時針對8051軟硬體設計了一系列的相容解決方案。因此，面向MCU市場的Cortex-M3架構推出之後，主流半導體公司都積極導入，就連最封閉的日本半導體市場也都紛紛採用，ARM在MCU市場上，著實打了漂亮的一仗。

下次，筆者將針對ARM在行動應用上的發展，看看它在我們的手機裡面玩什麼把戲！

【編按】Dark Eric目前是自由作家，過去曾在幾家專業媒體撰寫比LP充血還要硬的技術文章，對半導體技術與市場之類的怪玩意有點小研究，如果大家也想成為特約作者，歡迎來信tb@techbang.com.tw與我們討論。