探究ARM的起源 Acorn电脑简史及FPGA实现

历史

没人会记得什么时候ARM公司的各类“IP”已经进入到生活中各类平台中，手机（CPU）、电脑（EC、外围接口芯片）、路由器等等，而很多不了解的场景中也是有ARM的身影，像电表等。

而另一个在“低端”领域，基于ARM IP的一些单片机也利用其优秀的特性也逐渐代替了51等单片机。很多人都说ARM的成功源于“低功耗、可定制”，其实我更认同的是“生态”及“可定制”，这两方面大家可以仔细品品。

无论ARM的成功源于什么，“它”成功了的事实已经摆在我们面前，如果说TI（德州仪器）是带领ARM进入嵌入式领域的领路人，那么ARM的起源更是一段“神奇”的道路，今天就带领大家追寻ARM的起源，看下Acorn电脑的历史。

“Acorn之于ARM，不亚于仙童（仙童半导体公司（Fairchild Semiconductor），也译作飞兆半导体公司。这家公司，曾经是世界上最大、最富创新精神和最令人振奋的半导体生产企业，为硅谷的成长奠定了坚实的基础。更重要的是，这家公司还为硅谷孕育了成千上万的技术人才和管理人才，它不愧是电子、电脑业界的“西点军校”，是名副其实的“人才摇篮”。一批又一批精英人才从这里走出和创业，书写了硅谷一段辉煌的历史。）之于Intel”。

Acorn被称为“英国的苹果”，或是被认为是像仙童公司那样的创业催化剂。在2010年ZDNet上由David Meyer所列出的“十大陨落的IT巨人”，Acorn中排名第九。Acorn的产品是日后许多英国的IT专业人士的启蒙老师，相比美国硬件产品商业上的成功，Acorn的产品在技术上往往更胜一筹。

1978 年 12 月 5 日，Hermann Hauser和Chris Curry 创立了 Cambridge Processor Unit Ltd （CPU Ltd），这是一家设计和制造计算机组件的咨询公司。他们的第一个任务来自 Ace Coin Equipment （ACE），为老虎机设计微处理器控制器。

有了设计资金，CPU 开始构建微型计算机系统。第一个产品 Acorn System 75 于 1979 年 1 月以Acorn Computers Ltd的品牌名称发布，以减轻两个行业的风险。

大约在那个时候，Andy Hopper 成立了 Orbis Ltd，将剑桥环网络系统商业化。很快，Hopper加入了CPU，在剑桥大学计算机实验室推广CPU 。CPU 购买了 Orbis，Hopper 在 Orbis 的股份被转换为 CPU 的股份。

随着 Acorn 的不断壮大，CPU 的任务转移到了 Acorn Computers，CPU 的角色也越来越多地转变为控股公司。

1980 年，Acorn 开始生产Acorn Atom。Atom 是 Acorn 的第一台通用微型计算机（家用计算机）。外壳有一个集成键盘。箱子里面是 Acorn System 3 的一个版本。Atom 非常成功。

发布 Atom 后，Acorn 开始开发 Acorn Proton。这台计算机的主要改进之一是引入了Tube，这是一个接口，可以将第二个处理器连接到第一个处理器，让第一个处理器只执行I/O任务。

为了加速软件开发，他们还在Market Hill建造了一个专用的局域网Econet。后来Econet支持被内建在Atom计算机中，在1980年3月的一次计算机展览上，8台联网的Atom演示了文件共享，和远程操作等功能

在1980年起开始了BBC与计算机扫盲项目的影响力的纪录片后，全能的微型从ITV。在这部纪录片中，克里斯托弗·埃文斯博士预测了一场微处理器革命。

BBC 希望为该项目制造一台计算机，随后在电视连续剧中展示了该计算机的功能。最初NewBrain的纽伯里实验室由英国广播公司选择旁边的系列被出售。当确定无法在截止日期前生产计算机时，BBC 寻找新的合作伙伴。最终，Acorn Proton 被选中，并作为BBC Micro。

BBC Micro 取得了巨大的成功。BBC Micro 的销量将超过 150 万份。Acorn Computers 在 1979 年的利润仅为 3000 英镑，但这一利润在 1983 年增加到了 860 万英镑。

BBC Micro 已经制作了 8 个版本，其中最后三个版本通常被视为Acorn Archimedes 系列的一部分，而不是 BBC Micro 系列。

RISC

Acorn 想设计一款面向企业市场的计算机，但难以实现。为了构建成熟的商用计算机，协处理器必须连接到当时他们的一台计算机中的处理器。然而，这并没有提供必要的规格。具有图形界面的Apple Lisa的发布要求 Acorn 也为其计算机创建图形界面。

由于没有合适的处理器作为协处理器的基础，Acorn 决定自己设计处理器。基于Berkeley RISC 的研究，他们决定设计一个RISC处理器：ARM-CPU（Acorn Risc Machine）。

BBC Master & Archimedes

1986 年 2 月，Acorn 停止在美国制造和销售计算机。她将剩余的电脑卖给了生产这些电脑的Datum的子公司Basic。

大约在那个时候，BBC Master也推出了。这台电脑大约售出了 20 万份，但这款电脑并没有真正流行起来。从为这台计算机制作的软件很少这一事实可以看出这一点。但是，该计算机还与 BBC B 软件兼容。

在 BBC Master 发布后，Acorn 继续使用 RISC 架构。首先，开发了可以开发与 RISC 处理器一起工作的程序的系统。这些系统的名称是：ARM 开发系统。

1987 年中期，Acorn Archimedes发布，这是 Acorn 的基于 RISC 架构的计算机。尽管Archimedes由于其 RISC 架构，比当时的其他计算机更快、更强大，但 Acorn 很少向家庭出售这些计算机。但是，计算机经常被学校购买。1994 年，Risc PC 取代了Archimedes 。

Apple & Archimedes

1990 年左右，IBM PC出现，Acorn 探索了在其他地方也部署其 RISC 处理器的可能性。Acorn 之前曾尝试与苹果合作进行莫比乌斯（mogelijkheden）项目。

虽然 RISC 处理器在这台计算机上表现良好，但该项目被取消，因为 Apple 担心这台计算机会与他们的Macintosh（Macintosh或简称Mac是美国苹果公司销售的一系列计算机。

第一台 Macintosh 于 1984 年推出，作为Apple Lisa的低成本继任者，这款计算机已经拥有像 Macintosh 一样的视觉和鼠标驱动的用户界面，并且走在时代的前面，但由于价格高昂，在很大程度上没有成功。这个名字是由杰夫拉斯金创造的，他以他最喜欢的苹果品种麦金托什命名。为避免美国音响品牌McIntosh出现问题，该名称拼写为Macintosh。）竞争。

后来，Apple 寻找了一种满足许多严格要求的处理器，包括它应该完全由静态逻辑组成（即在时钟停止时不会丢失其状态的处理器）。虽然 RISC 处理器并不能完全满足这些要求，但它是唯一接近的。

因此 Acorn 和 Apple 开始开发 ARM 处理器。他们决定，如果 ARM 开发从 Acorn 中分离出来，他们会取得更多成就。因此，ARM Ltd于 1990 年 11 月成立，由 RISC 处理器的开发人员组成，Apple 的人员为辅。

1996 年，Apple 和 Acorn 各持有 ARM 43% 的股份。VLSI 持有剩余股份。

1998年，橡果公司亏损严重，1998年9月，组织进行了彻底改革。开发工作站的部门关闭，40%的员工失业。即将完成的代号为Phoebe的 Risc PC 2被取消。这确保了损失要少得多。橡子继续侧重于机顶盒，一方面和数字信号处理器上的其他。

为了解决这个问题，Acorn 在布里斯托尔设立了一个办公室，那里的芯片是由意法半导体的前员工设计的。此外，Acorn 还开始出售与其工作站相关的公司的股份。

1998 年 10 月，Acorn 将其计算机设计出售给了 Castle Technology。1999年1月，她将自己在Xemplar Education的一半股份卖给了苹果，同年3月，Acorn也将RISC OS的开发和销售许可卖给了RISCOS Ltd。

1999 年 1 月，Acorn 更名为 Element 14。通过这样做，她希望他们能够摆脱过去 20 年来一直与之开展大量业务的教育市场。当时，Acorn 在 ARM 的股票价值超过了公司本身的价值。

因此，投资者敦促出售 ARM 的股票并获利。1999 年 5 月，MSDW Investment Holdings Limited 对 Acorn 股东的股份提出要约。他们每持有 5 股 Acorn 将获得 2 股。股东同意，橡果被 MSDW 以 2.7 亿英镑收购。这笔交易还将机顶盒部门出售给了佩斯微科技。

2000 年 2 月，Element 14 成功接管了阿尔卡特 DSL 部门的工作人员。在这里您可以看到 Element 14 开始更多地关注 DSP 和 DSL。她通过电话线开发了IPTV。DSP 产品的开发一直持续到 2000 年 11 月，Element 14 被 Broadcom 以 3.66 亿英镑收购。

这部分历史可以看下2009 年的BBC 电视电影《微型男人》：描绘了 Acorn 的创立故事。这部电影讲述了1980 年代Acorn 和Sinclair（由Clive Sinclair导演）之间的竞争。

FPGA & Acron Archimedes

为了一睹这个Acron PC真容，利用大佬们的工作，移植到了《gamegirl》（“最强”硬核游戏机-基于FPGA硬解游掌机样机展示（GameGirl））上，项目地址如下：https://github.com/suisuisi/oldcpu/tree/main/Acron%20Archimedes阅读原文也可到达，包含了仿真等。

编辑：jq