Las diferencias entre ARM e Intel

Con el rumor siempre presente de que los ARM MacBooks están ganando energía renovada, es hora de entender las diferencias técnicas entre los procesadores ARM y los procesadores x86 más comunes fabricados por Intel y AMD.

¿Qué significa x86?

Los procesadores Intel que se encuentran en los ordenadores de sobremesa y portátiles se denominan a veces procesadores «x86». Esto puede ser un poco confuso si alguna vez ha notado sus dos carpetas de archivos de programa en Windows.

MTE Explica: Las diferencias entre ARM e IntelYou probablemente ha oído hablar del procesador ARM y los procesadores Intel x86. Veamos las diferencias técnicas entre los procesadores ARM e Intel x86.

Windows 7, 8 y 10 se refieren a sus programas de 32 bits con el término «x86», y sus programas de 64 bits (en algunos contextos) como «x64». Eso no es estrictamente exacto. Los procesadores con capacidad de 64 bits deberían denominarse x86-64, pero son mucho más complejos.

El nombre «x86» proviene de los procesadores originales de Intel de 16 bits que utilizaban el conjunto de instrucciones x86, el 8086. Las generaciones futuras que compartían el mismo conjunto de instrucciones también compartían el mismo sufijo, como el 80386. Esto se mantuvo hasta que los chips Pentium, que rompieron la convención de nomenclatura, pero todavía usamos «x86» para referirnos a este tipo de chips.

Juegos de instrucciones

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Todos los procesadores se basan en lo que se llama un «conjunto de instrucciones». Se trata de un conjunto de operaciones rudimentarias que un chip puede realizar y de instrucciones sobre cómo realizarlas. Le dice al chip cómo hacer las matemáticas básicas y mover los datos. El lenguaje de programación de estas instrucciones se denomina lenguaje ensamblador.

La diferencia principal entre los chips ARM y x86 es su conjunto de instrucciones. Los chips x86 son CISC, que significa «complex instruction set computing». Los chips CISC intentan representar una tarea determinada en el menor número posible de líneas de montaje, abstrayendo las funciones básicas. Estas operaciones más complejas también necesitan ejecutarse en el transcurso de múltiples ciclos de relojería. Los chips ARM son RISC, que significa «computación de conjunto de instrucciones reducido». Los chips RISC incluyen conjuntos de instrucciones extremadamente rudimentarios, que dividen cada proceso en pasos extremadamente pequeños y sencillos. Cada uno de estos pequeños pasos se puede ejecutar en un solo ciclo de reloj.

CISC contra RISC

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Si un chip CISC necesita multiplicar dos números, puede ejecutar un solo comando: MULT 2, 3. Este único comando cubrirá la carga de números de la memoria, los multiplicará y almacenará el resultado en la ubicación correcta de la memoria. Un chip RISC que realice la misma operación requeriría muchos más pasos. Primero, una instrucción LOAD para mover los números de los registradores a la unidad de ejecución. Luego, una instrucción PROD para multiplicar los números. Finalmente, una instrucción STOR para colocar el resultado en el registro correcto.

Aunque el chip CISC puede parecer más eficiente porque sus comandos parecen más simples, tenga en cuenta algunas diferencias importantes:

  • Primero, los chips CISC ejecutan comandos en múltiples ciclos de reloj, mientras que cada instrucción en un chip RISC se ejecuta en un solo ciclo de reloj. Debido a esto, nuestro hipotético comando MULT podría ejecutarse en la misma cantidad de ciclos que el conjunto de instrucciones RISC que realizan la misma tarea.
  • Segundo, todas las instrucciones y lógica de CISC deben ser almacenadas en transistores. Los chips RISC pueden usar menos transistores porque necesitan almacenar menos instrucciones.
  • Tercero, el menor número de transistores requeridos por RISC permite un menor uso de energía.

El CISC tiene algunas ventajas. Primero, la computadora no necesita hacer mucho trabajo para convertir de un lenguaje de programación a nivel humano como C a un lenguaje ensamblador a nivel de procesador. De hecho, el comando MULT mencionado anteriormente es muy similar al comando C foo = foo * bar. Los chips RISC le piden al compilador que haga mucho más trabajo para bajar el código al lenguaje ensamblador. Los chips CISC también pueden funcionar directamente en la memoria principal, mientras que los chips RISC sólo pueden funcionar en los registros de la CPU.

Consumo de energía

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La otra diferencia fundamental entre las arquitecturas es el uso de la energía. Gracias a sus juegos de instrucciones reducidos, los chips RISC requieren menos transistores para funcionar. Esto significa que es necesario alimentar menos transistores, lo que permite ahorrar energía y reducir el calor. Esto ha llevado a que los chips ARM alimenten casi todos los dispositivos móviles.

Los chips x86 de Intel y AMD son mejores para equipos de sobremesa en los que el consumo de energía no es un problema tan grave. También se incluyen en los ordenadores portátiles que, obviamente, funcionan con pilas. Sin embargo, la energía no es tan importante como en los teléfonos inteligentes, lo que permite obtener chips más potentes.

Conclusión

La distinción de más alto nivel entre los chips se basa en la potencia y la velocidad. Los chips ARM son ideales para entornos de bajo consumo, pero suelen ser más lentos, mientras que los chips x86 funcionan rápidamente pero no son tan conscientes de la potencia. Esa generalización básica está cambiando, sin embargo, a medida que Intel intenta producir versiones de bajo consumo de sus chips x86, y los chips ARM, como el A10 Fusion de Apple, comienzan a superar a los chips para portátiles.

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