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Cuestión  A

Estudio  arquitecturas  ARM/X86


Estudio detallado que contraste las arquitecturas ARM/x86. Breve Introducción: En el día a día que vivimos, donde los “cacharros” tecnológicos están cada vez más presentes en nuestras vidas y conocemos frecuentemente nuevos gadgets y dispositivos… no hacemos más que hablar y comparar estas arquitecturas, casi sin reparar en ello. Y siempre, una de las características más importantes comentadas es el procesador que, como sabemos, es el circuito integrado cuya misión es la de permitir la comunicación entre las diferentes partes de un dispositivo. Es el cerebro de nuestros aparatos y del que depende buena parte del entramado de servicios y capacidades que nos pueda ofrecer. La finalidad de esta cuestión será la de conocer las dos grandes arquitecturas y maneras de concebir los procesadores que reinan en la actualidad, x86 y ARM, comparándolas entre ellas en sus diferencias más fundamentales.

Presentamos las dos arquitecturas:

La arquitectura x86 nacería el 8 de Junio 1978 de la mano de Intel Corp. que presentó el procesador CISC (Complex Instruction Set Computer, computación mediante conjunto de instrucciones complejo) 8086 como una extensión completamente de 16 bits basado en el microprocesador 8080 de Intel de 8 bits.

Esta arquitectura, que fue anunciada como una arquitectura revolucionaria destinada a cambiar el mundo, adoptó el nombre de x86 por el hecho de que los primeros sucesores del 8086 también tenían nombres que terminan en "86".


Al año siguiente se presentó el 8088, utilizado en el PC de IBM, de manera que esta arquitectura comenzó a transformarse en una especie de “estándar de facto” presente en casi todos los ordenadores, incluso en muchos de hoy en día, que siguen siendo compatibles con aquel 8086. Con la presentación del procesador 80386 en 1985, la arquitectura se expandió a 32 bits, y esto continuó hasta 2003, cuando AMD presentó un CPU de 64 bits, conocido como el Opteron. Sí, hemos dicho bien. Intel vende las licencias a otros fabricantes aunque actualmente sólo VIA y AMD las poseen. Con ésta última empresa, su principal competencia, acuerda un contrato desde hace varias décadas tal que le permite fabricar chips con el mismo juego de instrucciones, de forma que son plenamente compatibles en software aunque utilizan hardware diferente. Los procesadores de tipo ARM son de tipo RISC(Reduced Instruction Set Computer); cuyas propiedades son que poseen instrucciones de tamaño fijo con pocos formatos y que sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos. El objetivo de diseñar máquinas con esta arquitectura es facilitar el paralelismo en la ejecución de instrucciones y permitir realizar tareas menores con procesos más cortos lo que al final conlleva una disminución de la energía empleada, algo ideal para los nuevos dispositivos de hoy en día. La historia de ARM no ha empezado con el boom de los smartphones. Mientras que x86 lleva muchos años con nosotros en el mundo de los PC’s de sobremesa se trata de un recién llegado cuando tratamos de procesadores móviles. La principal diferencia entre ellas, como hemos visto, reside entonces en su conjunto de instrucciones o ISA (del inglés Instruction Set Architecture), básicamente se trata de la parte relacionada con la programación, el tipo de máquina o traductor que convierte las líneas de código en instrucciones ejecutables. Si uno quiere ejecutar un programa fabricado específicamente para una de las dos arquitecturas se encontrará con que el otro procesador no tiene idea de como utilizarlo. Esto provoca que por ejemplo sea inviable la ejecución de programas x86, como la mayoría de juegos o el sistema operativo Windows7, en ARM.

¿Por qué ha evolucionado tanto, en cambio, ARM frente a x86? ARM Holdings, la empresa que desarrolló la arquitectura decidió licenciarla haciéndola accesible a los distintos fabricantes por una pequeña tasa. De manera que así muchos la consideran una arquitectura “abierta” por lo que su desarrollo crece exponencialmente.


Ya que la arquitectura ARM posee una mayor eficiencia energética, esta está presente en sistemas como Android o iOS, pero recientemente empresas como Microsoft se han dado cuenta de la restricciones que ello conlleva y están luchando contra esto con sistemas como Windows 8 y sus aplicaciones Metro, diseñadas para ser ejecutadas tanto por una arquitectura como la otra.

Otras diferencias: FASES: Queremos reseñar también las "tuberías" por las que pasan las instrucciones al ser ejecutadas. Como sabemos, una instrucción se divide en fases, que pueden ser más simples o más complejas. La arquitectura x86 utiliza muchas fases pero muy simples. Esto implica una mayor frecuencia de reloj de la CPU, aunque esto no implica exactamente un incremento real de rendimiento. La arquitectura x86 puede ser considerada como de alta complejidad, por presentar diversas fases de procesamiento de datos (como la carga de informaciones, la decodificación, la asignación de memoria, entre otros) y tener microcodes, responsables por la interpretación de las instrucciones, transformándolas en procesos físicos. Como resultado de todo esto, lo que se obtiene es el alto desempeño, pero que desafortunadamente viene acompañado de un mayor consumo de energía, como ya hemos señalado anteriormente. REGISTROS: Otra de las grandes diferencias entre x86 y ARM es que el primero utiliza 8 registros y de tamaños distintos (alguno de propósito especial) , mientras que ARM tiene 16, repartidos entre especiales y de datos, lo que nos permite una logística para realizar programas bastante más complejos.

THERMA DESING POWER: La potencia de diseño térmico o TDP (del inglés thermal design power) representa la máxima cantidad de potencia requerida por el sistema de refrigeración de un sistema informático para disipar el calor. Las arquitecturas RISC (la de los ARM), ya han comenzado a implementar tecnologías para rebajar el TDP (Thermal Design Power). Por poner un ejemplo; los procesadores Intel Atom que utilizan la mayoría de netbooks tienen un TDP de 5, mientras que un chip ARM de 1Ghz tenía solo 2. Puede parecer una diferencia mínima, pero cuando está en juego la batería de nuestros dispositivos un par de horas puede ser mucho.


POTENCIA VS. AUTONOMÍA: Probablemente, estas diferencias se irán reduciendo notablemente con el paso del tiempo, pero esas características están impresas en el modo en que fueron creadas. Como conclusión, si buscamos un aparato para entretenernos y consumir información nos decantaremos por un ARM, si por el contrario deseamos eficacia, rapidez, y queremos realizar operaciones de alto nivel computacional, será mejor elección quedarnos con la arquitectura x86.



Cuestión A - AC Grupo 3 13/14