行動處理器採行ARM核心的應用趨勢

ARM核心可以彈性因應不同設計，搭配外部晶片或是採晶片內異質核心整合封裝，來達到縮小載板或簡化產品設計的開發需求。HiSilicon

在Apple iPhone、iPod、iPad運用ARM處理器建構其行動應用平台後，非蘋果硬體廠商開始正視ARM架構搭配嵌入式作業系統的整合優勢，尤其加上Android系統推波助瀾，新一波的行動應用還利用多核心、協同運算來達到效能倍增的效用...

早期行動裝置應用，大多不會選用如Intel或是AMD的x86架構商用處理器，因為這類採CISC(Complex Instruction Set Computer)複雜指令集的處理器解決方案，指令格式較長、且多，執行速度較慢，而早期x86系列處理器在功能擴充前提下，整合的指令集亦相對增加，也造成處理器使用電晶體數量激增，甚至造成元件微縮不易與功耗過大問題。

採取精簡指令集架構RISC(Reduce Instruction Set Computer)處理器架構恰恰相反。基本上電腦或行動裝置所使用的CPU，架構大略可分為CISC與RISC兩大類，兩者最大的不同在於預置於CPU的指令集(instruction set)數量差異，因為在80-90年代RAM(Random Access Memory)價格相對高，所以當時較實際的設計方案為讓CPU處理絕大部分的運算內容，解決記憶體較少問題。

RISC架構設計可因應行動裝置需求最佳化應用

RISC的設計相當不一樣，instruction set則顯得相對精簡，這也令RISC的處理器架構設計較單純，易於因應不同設計彈性組合，而這對於CISC的處理器來說，由於有大量指令集相容性包袱，反而不容易設計多處理器的應用環境，而RISC卻可以利用相對簡單的條件來構築多處理器的應用平台。

行動處理器領域採行ARM設計方案相當普遍，因為ARM架構為採用RISC架構，ARM全文即為Advanced RISC Machines，而早期RISC架構處理器大多用於硬碟控制、電信設備運行、車用電子控制、數位家電整合等，尤其ARM技術授權架構的處理器都相當常見。ARM實際上是提供IP(矽智財)授權的公司，由ARM提供處理器的核心相關技術授權，而相關處理器廠商則取得授權後進行產品整合，製作成實體晶片。

ARM架構處理器能在行動裝置應用形成主流，其實Apple的iOS Device在市場獲得成功可以說是一大推力，因為早期智慧型手機雖在功能上具資訊處理優勢，但實際上產品整合在晶片功耗、設計體積等多有產品限制，當時雖有Nokia Symbian、Windows Mobile、Palm OS、BlackBerry等行動裝置系統支援，但當時應用缺乏便捷的行動無線網路，也沒有線上軟體商店概念，直到Apple以iPhone造成市場重新炒熱智慧型手機應用熱潮，消費市場才真正發現，智慧型手機搭配無線網路與嵌入式系統整合，可以建構新型態的行動運算市場。

Apple的iOS裝置熱銷　帶動ARM架構產品市場需求

iPhone具備高效能、長時間待機等技術優勢，也讓智慧型手機業者重新拾起ARM架構解決方案的信心，尤其Google以Android開放系統投入嵌入式系統市場，讓相關業者可以用較低的開發成本迅速發展行動裝置應用，相對刺激了ARM架構處理器產品的市場需求，同時也讓原先以嵌入式應用緩速發展的ARM架構產品，短時間變成炙手可熱的技術應用。

ARM架構相較x86處理器，則具備相當大的差距，甚至成為行動裝置爭相採用的重要關鍵，因為以CISC架構為基礎的x86處理器，為滿足多媒體應用、或新技術整合需求，處理器內的指令集會因需求不斷追加，反而造成處理器核心增大，而檢視CISC指令集使用頻率，多數指令應用的時機不多，但卻仍得設計於處理器中。

相對ARM架構採取大幅簡化的架構設計，僅使用相對少的指令集數量，若要使用複雜運算需求，則可在有限的指令集中進行功能建構，一來可以讓指令集因簡化而不致於造成處理器核心電晶體數量劇增、有效縮小控制核心面積，另一方面可讓處理器架構更簡化，可便於架構多核心對稱處理的應用加速設計。

此外，ARM架構由於相關應用都是以運算資源相對有限的資訊家電、嵌入式應用為主，相關需求推動應用核心持續朝高度整合的設計方向改善，核心的設計在晶片製作技術持續精進下，也讓ARM整合的相關處理器可達到驚人的低功耗表現，符合行動裝置應用的長時間待機設計要求，可輕易迎合商品需要，開發相關應用。

ARM架構產品有利於SoC整合應用

與CISC架構處理器產品較大的差異在ARM採取相對開放、彈性的核心授權機制，晶片開發商可以自行選用所需的核心功能自行架構產品，也可以提取完整ARM解決方案搭配各自擁有的矽智財資源，整合SoC(System On a Chip)應用，像是NVIDIA的以GPU技術見長，在發展其行動處理器時，就選擇ARM核心搭配自家的GPU技術進行整合，加速產品商品化的開發速度，而不需因為加開產品線就必須一切從頭來過。

而CISC架構產品則因為相關指令集預載設計，即便開發的行動應用使用率不高，也必須接受晶片內含少用指令集的現況，進而必須付出功耗較高或是運行時元件溫度較高的設計限制，尤其是在嵌入式應用或是機殼空間相對較狹窄的行動應用，散熱問題將凸顯採行處理器差異造成的硬體限制。

ARM架構產品的優點，尤其在進行多核心產品整合，或是異質核心的SoC應用整合，更能突出RISC的技術優勢，晶片開發商僅需先取得ARM核心授權，就能搭配其他矽智財進行技術整合，甚至搭配自家公司現成的開發資源整合應用產品，像是Qualcomm的Snapdragon、TI的OMAP 5甚至是NVIDIA行動處理器，都以此模式利用授權矽智財來整合元件功能。

觀察目前熱門、成熟的雙核心行動處理器產品觀察，相關業者推出的整合晶片，即採行不同版本的ARM核心，搭配各自屬意的繪圖核心來進行整合，例如TEGRA 2即用ARM搭配GeForce繪圖核心，TI OMAP則傾向採PowerVR SGX繪圖核心整合，Qualcomm則搭配自行開發的Adreno繪圖核心，Samsung Exynos則選用ARM的Mali矽智財進行整合，快速完成應用產品整合，雖然這些多核整合產品都是採用ARM核心，但實際上因整合製程的技術差異、整合核心不同，在記憶體控制、電源管理、通訊匯流排等設計差異，也會影響整體晶片的應用如功耗、效能等規格差異。