Qué es arm y por qué es famosa
Arm es una empresa británica famosa por crear diseños de chips, cuyo negocio está en vender o ceder explotaciones de licencias de arquitecturas para que las empresas puedan desarrollar sus propios chips. ¿Por qué se llama Arm? Las siglas significan Advanced RISC Machine, haciendo referencia a la arquitectura por la que se caracteriza: RISC.
Esta empresa se especializó hace muchos años en el SoC (System On Chip) como chip que se divide en CPU, GPU, RAM, módem y todo lo que necesita un dispositivo para funcionar. Por ello, los clientes de arm son empresas como:
- Qualcomm.
- MediaTek.
- Apple.
- Huawei.
- Samsung.
- NVIDIA.
- Etc.
Al principio, nadie tomaba en serio esta solución de procesamiento porque los procesadores x86 que presentaban Intel o AMD tenían una capacidad de procesamiento mayor. A día de hoy, sigue siendo así, con una excepción: la relación eficiencia/rendimiento.
Fuente: NVIDIA Xavier.
Es más, los SoC que veíamos en portátiles eran chips de Qualcomm y no eran demasiado potentes: quedaban relegados a los Chromebook o portátiles de gama baja.
Gracias a los avances en litografía, hemos visto que los SoC han pasado a consumir poca energía y ofrecer bastante rendimiento. En todo lo que gira en torno a los dispositivos móviles, esto es un win-win de manual, motivo por el que Apple ha dejado de colaborar con Intel para integrar sus chips M en los productos Mac.
Eso sí, todavía es pronto para hablar de equiparación en términos de potencia de SoC vs CPU; y si nos vamos al apartado GPU, menos todavía.
¿Qué es la arquitectura RISC?
Según la misma arm, la arquitectura RISC es una alternativa al CISC tan común en CPU que ofrece al procesador un conjunto de instrucciones simplificadas y se ejecutan más rápido.
Esta arquitectura permite a los desarrolladores incrementar el conjunto de registros y aumentar el paralelismo interno cuando se aumenta la cantidad de hilos ejecutados por una CPU, así como su frecuencia.
RISC se caracteriza por ofrecer un rendimiento/vatio brutal dentro de un sector donde la eficiencia energética es cada vez más importante. De ahí que su implementación en dispositivos móviles sea casi imperativa.
Por qué la arquitectura RISC ha tenido tanto éxito
En primer lugar, por el diseño tan polivalente dentro de muchísimas aplicaciones: smartphones, portátiles, servidores, Smart Tvs, tablets; de todo.
Después, encontramos el coste de fabricación y de puesta en marcha:
- Diseños corroborados que funcionan perfectamente.
- Coste de fabricación menor: se necesitan menos transistores y los componentes son más pequeños.
- Menor consumo de energía.
- Menor generación de calor.
- Más eficiencia.
En tercer lugar, porque el hecho de vender diseños da mucha libertad a las empresas para personalizarlo todo:
- Hardware que va a ser usado.
- Arquitectura.
- Número de núcleos.
- Módulos que queremos incorporar en el chip.
- Etc.
De hecho, gracias a la reducción de consumo y la menor generación de calor, estamos viendo como los SoC están llegando a las nubes públicas (como Microsoft Azure o Google Cloud).
¿Todo son ventajas? Ahora se podría decir que sí, pero hace unos años teníamos un problema: la integración de los SoC para hacerlos compatibles en Linux, Windows, OS X o Android, por ejemplo.
Pensad que, quitando dispositivos móviles, los sistemas operativos solo estaban preparados para tarjetas gráficas dedicadas, procesadores x86 o gráficos integrados dentro de éstos. Se ha tenido que arriesgar mucho.
Configuración big.LITTLE: la joya de la corona arm
Ha cogido mucha relevancia desde que Intel adoptara esta configuración en sus Alder Lake-S (12ª generación Intel Core): núcleos grandes y pequeños.
Antes de su salida al mercado (2022), veíamos procesadores para portátiles y de escritorio que tenían un número de núcleos de mismo tamaño y potencia. A lo Julio César, divide y vencerás, Intel quiso adoptar la famosa configuración de CPU big.LITTLE que arm disponía en la gama de diseños de chips Cortex-A.
Dicho en otras palabras, ahora teníamos núcleos grandes y núcleos pequeños. Los grandes son los P-Cores o Performance Cores y los pequeños los E-Cores o Efficency Cores, quedando bastante claro el rol de cada uno: máximo rendimiento y tareas poco exigentes, respectivamente.
Gracias a ello, Intel logró retrasar el avance de litografía para ofrecer en un mismo área más núcleos y más capacidades de computación. Recordad que esta empresa fabrica sus propios chips, por lo que su avance en litografía es mucho más complejo que el de TSMC, cuyo negocio principal son los semiconductores.
Al contrario pasó con AMD, quien sigue apostando por núcleos uniformes, pero innova en arquitectura chiplet y MCM.
Esta configuración big.LITTLE siempre ha existido en smartphones porque los SoC tienen cores grandes y pequeños.
¿Una APU o una iGPU no es cómo un SoC?
No. El SoC tiene prácticamente todo dentro del chip, mientras que una CPU con gráficos integrados o una APU tiene solo la CPU (con su caché) + GPU.
Es más, la APU es un concepto de procesador con gráficos integrados más potentes de lo normal. Las tarjetas gráficas dedicadas de gama baja, especialmente en portátiles, están desapareciendo (si no lo han hecho ya) debido a la gran mejora de la iGPU o APU en procesadores x86.
Otra de las razones por la que no estamos hablando de un SoC con diseño arm, son las arquitecturas que Intel o AMD desarrollan para sus chips. Debo decir que Intel cada vez implementa más en sus diapositivas de presentación el término “SoC”, cosa que no extraña después de adoptar los núcleos híbridos.
Ecosistema Arm en otros sectores que no sean dispositivos móviles
Smart TVs, cajeros automáticos; cualquier máquina tecnológica cuya operación no sea compleja, tendrá un SoC en su interior con la arquitectura de arm funcionando.
Ahora bien, ¿qué pasa con el cloud, el hyperscale y las aplicaciones HPC? Rápidamente aparece la palabra “Linux” en todo lo que tenga que ver con arquitecturas de servidores con Arm.
De momento, más de un 10% de servidores ya emplean Arm, un número destinado a crecer en el sector cloud. Se está produciendo una migración de sistemas en los datacenters, lo que supone una alarma para Intel o AMD.
La misma NVIDIA vende sistemas completos y superordenadores basados en arm, ojo con esto. La misma arm tiene sus productos enfocados para el cloud computing, como es el caso de Arm Neoverse. Cuidado con infravalorar a los SoC porque puede que muchos se lleven una sorpresita.