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。


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