1 前言

ARM的原称是Acorn RISC Machine。后来称为Advanced RISC Machine。ARM指令集属于RISC精简指令集。ARM架构从ARMv1一直发展到现在的ARMv8。这里有3个术语要注意区分：

ARM architecture：架构，指令级的。

ARM core：CPU核。MMU、Cache等术语core的范畴。

ARM family：处理器家族。

了解ARM的发展史，需要结合上述3种术语一起了解，他们是紧密结合的。

2 经典处理器

ARM官方称为Classic Processors。包括ARM11及之前的处理器。ARM1到ARM6属于上古时代的处理器，现在已经没有应用了。ARM7到ARM11虽然发布时间也有10多年到20多年了，生产了大约200亿设备。但是现在仍然有应用。现代操作系统对ARMv4及以后架构都有良好的支持。

2.1 ARM1

在1983到1985年间设计，其没有商业产品。其架构为ARMv1。支持的指令集如下：

基本数据处理指令（不包括乘法指令）
基于字节、字和多字的读取和写入指令
BL等跳转指令
软中断指令SWI

ARMv1的寻址空间为26位。但是数据总线为32位。

2.2 ARM2

ARM1存在严重的不足是不支持乘法运算。ARM2添加了MUL和MLA两条指令。同时ARM2也添加了硬件协处理器的支持，并准备后续添加FPA(Floating point accelerator)，但最终没有FPA，第一款支持硬件FP的机器是采用ARM3 core的A5000。同时R8和R9两个寄存器被添加到快速中断模式中。

由于缺乏操作系统的支持，第一台ARM2电脑在1987年才发布。ARM2的架构为ARMv2，寻址空间仍然为26位。

2.3 ARM3

需要提到ARM250，其架构为ARMv2a，添加了SWP和SWPB指令，同时集成了MMU，图形和I/O处理器。ARM3 core第一次发布时间是在1989年，其架构为ARMv2a。ARM3是第一款支持cache的ARM处理器。

2.4 ARM6

在1991年发布ARM3之后，ARM更名为ARM Ltd (Advanced RISC Machines)。命名直接跳过了ARM4和ARM5。ARM6最重要的改变是支持32位寻址。同时引入如下重要更新：

添加两种新的处理器模式：内存读取错误和未定义指令
添加CPSR和SPSR两个寄存器
增加MRS和MSR指令，用于访问上述两个寄存器

ARM6的架构为ARMv3。第一款使用ARM6的处理器是ARM610，1993用在苹果设备上。

2.5 ARM7

ARM7，1993年首次发布，仍然使用ARMv3的架构。但是后来的ARM7T，首次引入了

T.D.M.I
Thumb support, debug support, enhanced multiplication, and in-circuit emulation

架构也升级为ARMv4T。技术特点为：增强的乘法、cache和MMU，以及Thumb指令的引入。

2.6 ARM9

使用ARMv4T架构。1997年首次发布，是应用最为广泛的ARM处理器。ARM9E使用ARMv5TE和ARMv5TEJ架构。首次引入哈佛架构。

2.7 ARM11

使用ARMv6架构。

3 Cortex系列

Cortex系列分为M、R和A3类。

4 ARM架构技术图

架构与核对应关系表

Architecture	Cores
ARMv1	ARM1
ARMv2	ARM2, ARM250, ARM3
ARMv3	ARM6, ARM7
ARMv4	ARM8
ARMv4T	ARM7TDMI, ARM9TDMI, SecurCore SC100
ARM5vTE	ARM7EJ, ARM9E, ARM10E
ARMv6	ARM11
ARMv6-M	Cortex-M0/0+/1, SecurCore SC000
ARMv7-M	Cortex-M3, SecurCore SC300
ARMv7E-M	Cortex-M4/7
ARMv8-M	Cortex-M23/33
ARMv7-R	Cortex-R4/5/7/8
ARMv8-R	Cortex-R52
ARMv7-A	Cortex-A5/7/8/9/12/15/17
ARMv8-A	Cortex-A32
ARMv8-A (64/32)	Cortex-A35/53/57/72/73

ARM官方技术图

5 时间线

经典处理器时间线

Year	ARM7	ARM8	ARM9	ARM10	ARM11
1993	ARM700
1994	ARM710 ARM7DI
1995	ARM710a
1996		ARM810
1997	ARM720T ARM740T
1998	ARM7TDMI ARM710T		ARM9TDMI ARM940T
1999			ARM9E-S ARM966E-S
2000			ARM920T ARM922T ARM946E-S	ARM1020T
2001	ARM7TDMI-S ARM7EJ-S		ARM9EJ-S ARM926EJ-S	ARM1020E ARM1022E
2002				ARM1026EJ-S	ARM1136J(F)-S
2003			ARM968E-S		ARM1156T2(F)-S ARM1176JZ(F)-S
2004
2005					ARM11MPCore
2006			ARM996HS

Cortex时间线

Year	microcontroller	real-time	application (32bit)	application (64bit)
2004	Cortex-M3
2005			Cortex-A8
2006
2007	Cortex-M1		Cortex-A9
2008
2009	Cortex-M0		Cortex-A5
2010	Cortex-M4(F)		Cortex-A15
2011		Cortex-R4/5/7	Cortex-A7
2012	Cortex-M0+			Cortex-A53 Cortex-A57
2013			Cortex-A12
2014	Cortex-M7(F)		Cortex-A17
2015				Cortex-A35 Cortex-A72
2016	Cortex-M23 Cortex-M33(F)	Cortex-R8 Cortex-R52	Cortex-A32	Cortex-A73
2017