人形機器人、自動駕駛車輛、智能手機、智能家居設備，甚至連日常用品如電視遙控器或咖啡機，都有一個共同的特徵：它們的核心技術大多是基於一家公司所創造的設計，這家公司就是 ARM。與大多數科技巨頭不同，ARM 並不生產實體晶片，但它已成為現代計算中最具影響力的力量之一，塑造了數十億設備的運算方式、計算能力和能源使用效率。隨著高通將基於 ARM 的處理器推入 Windows 筆記本電腦，以及 Apple 以其 M 系列晶片不斷重新定義性能期望，整個行業似乎正進入數十年來最重要的計算轉型之一。
同時，機器人、自動駕駛和人工智能等新興領域，使得能效與原始性能同樣重要。在這方面，ARM 的能力和長期的設計哲學對未來計算至關重要。ARM 的影響範圍遠比大多數人所認識的更廣。幾乎每部現代智能手機都依賴 ARM 基礎的處理器設計，而 ARM 的技術還幫助推動了汽車電子、智能家電、工業自動化系統和嵌入式設備的發展。
幾乎所有觀看科技視頻的人，手邊都有一個由 ARM 基礎晶片驅動的設備。這種主導地位並非偶然。ARM 的架構早在智能手機出現之前就已成為移動計算的基礎，而這一早期的立足點塑造了軟件生態系統的演變。隨著操作系統和應用程序專門為 ARM 處理器構建，形成了強大的反饋迴路。更多的設備帶來更多的開發者，進而加強了 ARM 的核心角色。
處理器的基本功能是執行指令以完成任務。最重要的處理器是中央處理單元（CPU），負責運行操作系統和應用程序。儘管當前的 CPU 看起來複雜無比，但其基本行為卻相當簡單。CPU 本質上是一個由大量電子開關組成的計算引擎，這些開關以二進制邏輯運作，信息以一和零來表示。負責這種開關行為的物理元件是晶體管，最常見的類型是場效應晶體管。當晶體管檢測到電信號時，它輸出一個一；當沒有信號時，它輸出一個零。通過結合數十億個這樣的開關，處理器可以進行計算、做出決策並協調數據移動。
處理器不斷與內存交換數據。長期存儲由驅動器處理，而短期工作數據則存放在隨機存取內存（RAM）中。來自外設如鍵盤、觸控屏和傳感器的輸入進入這個系統，允許軟件指令與現實世界互動。計算的基本理念早在電子技術出現之前幾個世紀就已存在。早期的機械計算器依賴齒輪和旋轉元件進行算術運算，每個齒輪代表一個數字，巧妙的機械連接可以處理進位等操作。雖然現代 CPU 更加複雜，但其概念上的相似性依然存在。
ARM 的特點在於其不生產晶片，而是創建定義處理器工作方式的架構規範。這些設計以代碼的形式交付，描述如何構建 CPU，然後由合作夥伴公司如台積電進行生產。這部規範有兩個關鍵層面：一是微架構，描述處理器核心的物理佈局和行為；二是指令集架構（ISA），定義處理器理解的指令及軟件如何與硬件通信。ARM 的 ISA 為晶片設計師和軟件開發者之間提供了一個穩定的契約，確保了廣泛生態系統的兼容性。
隨著 ARM 許可其設計，許多公司能夠將 ARM 技術整合到單一的系統晶片（SoC）中。現代智能手機的 SoC 結合了 CPU、圖形處理器、AI 加速器、調製解調器和專用控制器於一體，從而實現更快的通信和更好的能效。ARM 的許可模式使得合作夥伴能夠創新，同時保持與更大生態系統的兼容性。一些公司直接使用 ARM 的 CPU 設計，而其他公司則構建自己的自定義核心，但仍遵循 ARM 的指令集。高通的 Snapdragon 處理器就是這一方法的突出例子，結合了 ARM 的兼容性與專有的微架構選擇，以平衡性能和效率。
ARM 的設計哲學強調效率，這一點可以追溯到它在英國劍橋的起源。該公司作為 Acorn Computers 的分支而成立，工程師的任務是開發一款能夠在嚴格的功率和熱量限制內運行的處理器。這一限制迫使其採取截然不同的設計方法，優先考慮簡單性和效率而非野蠻的運算能力。早期的 ARM 處理器採用了精簡指令集的理念，更有效地執行簡單指令。它的首個高知名度應用是 Apple Newton，這是一款早期的手持設備，在有限的功率範圍內需要強大的性能。儘管 Newton 本身並不成功，但它幫助建立了 ARM 的技術信譽。
隨著智能手機在 2008 年的興起，ARM 迎來了轉機。與基於舊有 x86 架構的個人電腦不同，智能手機是基於全新的操作系統如 Android 和 iOS 開發的。這些平台從一開始就為效率而設計，而 ARM 已經是這些處理器的自然選擇。隨著智能手機功能的增強，ARM 不斷改善其設計，以應對更豐富的操作系統和多任務處理的需求。這一增長創造了一個全球的開發者基礎，專門為 ARM 處理器編寫軟件。隨著時間的推移，這一軟件生態系統成為了 ARM 的一大競爭優勢。
隨著智能手機性能的提高，基於 ARM 的處理器漸漸成為個人電腦的可行選擇。然而，過渡的進展相對緩慢，主要因為更換處理器架構需要重寫操作系統和應用程序。Apple 在移除 Intel 的過程中解決了這一挑戰，通過引入翻譯軟件，使舊應用能在其新的基於 ARM 的晶片上運行，儘管在性能上有所限制。在 Windows 生態系統中，類似的變化也正在進行中。高通的 ARM 基於筆記本電腦處理器和微軟對 ARM 驅動設備的支持，顯示出 Intel 和 AMD 的 x86 處理器長期的主導地位可能面臨嚴重的競爭。
在個人計算之外，ARM 技術正在成為機器人技術的核心。現代機器人必須實時處理大量的傳感器數據，理解三維環境，並根據複雜的輸入做出決策。這需要高效的處理器，同時能處理控制系統和 AI 推理。早期的機器人運作緩慢且僵硬，只能執行高度可預測的任務。計算的最新進展使得更加動態的行為成為可能，從靈活的人形運動到精細的物體操作。基於 ARM 的處理器現在位於這些系統的核心，處理傳統控制邏輯和日益增長的 AI 驅動的工作負載。
電動車和自動駕駛系統對車載計算提出了前所未有的要求。電動車依賴處理器來管理電池健康、充電行為和能源效率，而先進的駕駛輔助系統必須不斷處理來自攝像頭、傳感器和其他輸入的數據。ARM 對高性能和低功耗的強調使其非常適合這些任務。從管理電池系統到支持大型儀表板顯示和車輛中央控制系統，基於 ARM 的計算已成為現代汽車設計的基石。
人工智能的能源成本是科技行業面臨的最緊迫挑戰之一。大型數據中心消耗大量電力來訓練和運行 AI 模型，這引發了對可擴展性和環境影響的擔憂。ARM 視此為挑戰與機遇並存。通過將其低功耗的理念延伸到 AI 工作負載，ARM 旨在提高每一層級的計算效率，從雲數據中心到本地設備。目標是減少對耗能巨大的集中系統的依賴，讓更多的 AI 處理直接在智能手機、汽車和家庭設備上進行。
ARM 的影響力悄然增長，逐漸塑造了計算的演變，卻未必受到消費者品牌的關注。它的成功在於技術效率、靈活的許可模式和圍繞其架構建立的廣泛軟件生態系統的結合。隨著行業向更智能的機器、自主系統和無處不在的 AI 進發，對於能提供高性能而不過度消耗電力的處理器的需求變得至關重要。ARM 在這一平衡上的數十年努力，將其定位為技術發展下一階段的核心參與者，這不僅對消費者至關重要，更對整個地球的未來意義深遠。
