Mucho se habla de los procesadores ARM hoy en día, ya que incluso Apple ha tomado la decisión de abandonar la arquitectura x86-64 tradicional de PC para pasarse a ésta y desarrollar su propia plataforma, aparentemente, sin la ayuda de una tercera marca que sea su competencia. Es por eso que en este artículo te vamos a explicar en qué consiste la arquitectura ARM, cómo funciona y en qué se diferencia de la arquitectura común de PC.
Como os decimos, en los últimos tiempos el debate de si tecnología ARM sí o tecnología ARM no se ha producido en infinidad de ocasiones. En smartphones o tablets es un tema resuelto, ya que todos los fabricantes hace eones que optaron por esa tecnología. Pero en el caso de los ordenadores no, por lo que solo Aple en sus Mac ha decidido apostar decididamente. Sin embargo, en lo que tiene que ver con PC y Windows, sigue existiendo ahí una disyuntiva porque mientras la mayoría de fabricantes (incluído Microsoft) tienen claro que el futuro pasará por ARM, ahora mismo no hay demasiadas evidencias de que la arquitectura x86-64 vaya a decaer con rapidez.
¿Qué es la arquitectura ARM?
Para superar estos desafíos de los que os vamos a hablar en este artículo, los fabricantes optaron por reemplazar la arquitectura de CPU de escritorio por algo más adecuado y en consonancia con la informática móvil. Los procesadores ARM son la opción ideal, ya que utilizan un método de procesamiento simplificado y que consume menos energía. Esto se representa en el mismo nombre ARM, que significa «Advanced RISC Machine» o máquina RISC avanzada, donde RISC significa «Reduced Instruction Set Computer».
Confusamente, RISC no es una tecnología en sí misma sino una ideología de diseño. Los procesadores ARM están diseñados para ser lo más eficiente posible, aceptando solo instrucciones que se puedan lograr en un único ciclo de memoria. El proceso común para los procesadores es buscar, decodificar y ejecutar instrucciones, y como las unidades RISC son de 32 bits limita la cantidad de instrucciones que se pueden procesar en esta función de fetch-decode-execute. Por lo que son perfectos para portátiles que, por un lado mantienen una alta capacidad de proceso, y por otro son muy eficientes, gastan menos energía y, por tanto, garantizan una autonomía de uso con batería mucho mayor que los procesadores con arquitectura x86-64.
Sin ir más lejos, cualquier procesador para PC actual utiliza arquitectura de 64 bits, y esto hace que haya mucha más potencia de proceso para el sistema operativo ya que se pueden ejecutar instrucciones más complejas y largas, mejorando así la experiencia de usuario.
¿Cómo funcionan los procesadores ARM?
Ahora que hemos explicado lo básico, hay que ver cómo funciona este tipo de procesadores. Puede sonar como si los procesadores RISC y por lo tanto las unidades ARM fueran un paso atrás. RISC, por ejemplo, fue desarrollado originalmente en la década de 1980, pero no tuvo casi nada de impacto en el mercado hasta la llegada de los dispositivos móviles, promovido por supuesto por ARM Holdings, la compañía detrás de esta arquitectura y que desarrolló un formato de instrucciones comprimido.
A pesar de que solo se procesa un conjunto de instrucciones por cada ciclo de memoria, las instrucciones pueden ser ahora mucho más largas y complejas que en los dispositivos RISC tradicionales, y aunque todavía son limitados en comparación con sus homólogos x86-64 de escritorio, no están demasiado lejos (y tampoco se espera que un smartphone tenga el rendimiento de un PC, claro).
Los diseños iniciales de RISC usaban arquitectura de 32 bits, pero desde 2011 ya se incluyen también instrucciones de 64 bits en sus diseños. Esto habría sido inalcanzable solo con RISC, y ha sido posible debido a la arquitectura del conjunto de instrucciones que utiliza la compañía en los procesadores. El diseño técnico de estos procesadores, de hecho, también ha hecho posible simplificar la fabricación y el diseño físico.
La complejidad reducida de las unidades RISC significa que requieren menos transistores en el chip para hacer lo mismo. En general, más transistores significa mayores requisitos de potencia y mayor coste de fabricación y, por lo tanto, se traduce en un coste mayor. Por este motivo los procesadores ARM son por norma general mucho más baratos que los procesadores de escritorio tradicionales.
¿Qué uso tienen estos procesadores?
Como los procesadores ARM combinan diseños RISC de alto rendimiento, menores costes de fabricación y menor consumo de energía se hacen ideales para dispositivos portátiles, como smartphones e incluso ordenadores portátiles. Sin embargo, discutir los procesadores ARM como un colectivo puede llegar a ser todo un desafío ya que ARM Holdings no fabrica los procesadores por sí misma, sino que se dedica a diseñar la tecnología y desarrollar el estándar para luego licenciarla a otros fabricantes. Este es el motivo por el que hay tantas variantes de este tipo de procesadores.
Los fabricantes de hardware pagan, por lo tanto, regalías a la compañía que diseña la tecnología central, pero luego pueden por supuesto adaptarla a sus necesidades, requisitos de software y diseños de hardware. Como resultado, son cientos los productos que tienen arquitectura ARM, pero para complicar todavía más las cosas hay que tener en cuenta que el software debe estar diseñado específicamente para este hardware y, por lo tanto, no es ni compatible ni interoperable con otras arquitecturas. Las diferencias operativas entre procesadores ARM es uno de los principales motivos por los que un smartphone siempre es más lento que un PC de escritorio.
A finales de 2020, tal y como había anunciado mese atrás, Apple lanzó el primer procesador con arquitectura ARM al mercado, procesador denominado M1 al que le han ido siguiendo el M2 y M3 en diferentes versiones: Pro y Max. Para que los usuarios de Mac no tuvieran ningún problema en seguir utilizando las mismas aplicaciones que utilizaban en los Mac con Intel, la compañía con sede en Cupertino lanzó la aplicación Rosetta 2, una aplicación que permitía a los Mac con procesadores ARM simular en torno de las aplicaciones diseñadas para procesadores Intel, una aplicación que en la actualidad apenas se utiliza ya que la mayoría de los desarrolladores han creado nuevas versiones de sus aplicaciones para equipos con ARM. Rosetta 2 es la segunda versión de este emulador. La primera versión se lanzó cuando Apple adoptó los procesadores de Intel dejando de lado los Power PC.
Procesadores Apple Silicon
Como os comentábamos anteriormente, desde 2020 Apple ha provocado un pequeño terremoto en el mercado al abandonar la tecnología Intel y crear sus propios chips basados en ARM. Eso ha provocando que muchos fabricantes estén mirando con mejores ojos la posibilidad de llevar en un futuro todo el mercado de los compatibles en esa dirección. Existen muchos obstáculos que pueden impedir algo así, ya que de momento no existen versiones fiables y estables de Windows que trabajen bajo esa arquitectura.
Aun así, la eficiencia de esos chips y el buen rendimiento que ofrecen en muchos casos está provocando que más de una firma esté valorando la posibilidad de dar ese salto también en el terreno de los PC. Qualcomm tiene previsto para 2024, lanzar al mercado los primeros procesadores ARM para equipos portátiles, equipos no llegarán al mercado hasta 2025 y que nos ofrecen las mismas bondades y defectos que actualmente podemos encontrar en los equipos de Apple con procesadores ARM.
El cambio de Intel a ARM equipos portátiles puede suponer un problema para los equipos gaming, ya que los equipos con procesadores ARM es un conjunto de chips que forma parte de un solo bloque indivisible. A no ser que tanto AMD como Intel se asocien con Qualcomm, todo parece indicar que la industria gaming en portátiles seguirá un camino completamente diferente a los equipos con procesadores ARM.
Microsoft lleva varios años trabajando en una versión de Windows para procesadores ARM. De hecho, la gama Surface X es el único dispositivo que ha podido disfrutar de esta versión, aunque no tuvo el éxito esperado por la compañía que fundó Bill Gates, en parte debido al contrato de exclusividad que firmaron Qualcomm y Microsoft y, al igual que pasó con Windows Phone, la falta de ganas de promocionar este dispositivo.
Si os somos sinceros, a día de hoy el panorama es de «a ver qué pasa». De analizar los movimientos que están realizando quienes quieren copiar la estrategia de Apple. Y hace falta solo una chispa para que todo el territorio PC arda y comience a contemplar como una alternativa real esos procesadores ARM frente a los tradicionales de Intel.
Base de los Google Chromebook
Quién más ha apostado por los procesadores basados en arquitectura ARM es Google. La compañía cuenta con el sistema operativo Chrome OS el cual se basa en una especie de combinación de Chromium (base de código abierto para navegadores) y Android. Este sistema operativo altamente eficiente está enfocado en la nube y se nutre de las aplicaciones de la Play Store de la compañía. Android es el sistema operativo de Google para smartphone basados en chips de arquitectura ARM.
Todos estos factores hacen que Google potencie que los fabricantes que desarrollan y comercializan los Chromebook, usen chips basados en ARM. Se busca desarrollar sistemas económicos, bastante ligeros, que faciliten la portabilidad, den gran autonomía y además, sean potentes. Un conjunto de factores que combinan bastante bien con las capacidades de los chips ARM.
Aunque Google ha sido pionera en esto, empresas como Microsoft han copiado la estrategia. También vemos un aumento de interés por parte de los fabricantes para crear procesadores de arquitectura ARM para portátiles. Incluso, los usuarios empiezan a demandar estos sistemas por ser menos costosos que sistemas basados en procesadores de Intel y AMD.
Soporte por parte de Microsoft
Microsoft es consciente del incremento de la popularidad de los procesadores de arquitectura ARM. La compañía ofrece soporte a esta arquitectura en Windows 10 mediante simulación. Para Windows 11 el soporte está integrado completamente y el rendimiento es mucho más óptimo. Esto permite que funcione mucho mejor, pero cuenta con una serie de problemas que podemos encontrar principalmente relacionado con la compatibilidad de las aplicaciones diseñadas para este sistema operativo, ya que la gran mayoría están creadas para utilizarse con otra arquitectura.
El motivo por el cual ofrecen soporte a estos chips es por su crecimiento en el mercado. Fabricantes como Qualcomm están desarrollando chips basados en la arquitectura ARM para ordenadores portátiles ligeros y potentes. Ante esto, Microsoft quiere que se instale su sistema operativo y, por esto mismo, integra soporte a las soluciones basadas en este diseño, permitiendo a la compañía tener un SO diseñado para prácticamente cualquier tipo de arquitectura, creando una estrategia para llegar a cualquier tipo de PC independientemente del tipo que sea.
Además, desde Microsoft han dejado claro que seguirán dando soporte en el futuro y mejorándolo. Saben desde la compañía que hay un segmento de mercado muy grande y una potencial gran demanda de sistemas con estos chips. Por si fuera poco, Microsoft ha empezado a diseñar sus propios procesadores basados en la arquitectura ARM. Incluso, diferentes sistemas Surface utilizan estos chips para ofrecer soluciones potentes, eficientes y altamente portables.
La llegada de ARM a las plataformas de sobremesa, Qualcomm ya tiene procesadores para ordenador portátiles
Tal y como hemos indicado, hay varios fabricantes que quieren ofrecer ARM en plataformas que sean muy distintas a las que podemos estar acostumbrados, y es que en este caso, Qualcomm ha lanzado una serie de procesadores diseñados específicamente para ordenadores de sobremesa. Estos son los Snapdragon X Elite, una gama de CPU diseñada con la potencia de sobremesa pero con la ventaja de ARM en términos de consumo de energía, ofreciendo la capacidad de crear portátiles que resultan mucho más eficientes en general, lo que permite a los usuarios disfrutar de una capacidad general muy superior a lo que podemos encontrar actualmente.
Aunque es cierto que en términos generales cuentan con una serie de desventajas, y es que aunque tiene una plataforma nativa de Windows 11, muchas aplicaciones que podemos encontrar para este sistema operativo todavía no son compatibles con esta arquitectura de procesador, algo que crea un gran problema al no poder utilizar una gran parte de ellas. Esto es uno de los principales impedimentos que tiene esta plataforma, pero por lo demás podemos ver que es bastante útil principalmente para aquellos ordenadores que requieren una gestión de la autonomía mucho mayor, permitiendo crear una nueva gama de portátiles eficientes.
Intel y ARM, ¿hay diferencias?
Todos los ordenadores, tablets, portátiles, smartphones, etc. utilizan un procesador, que es donde se realiza la mayor parte del trabajo de computación real. El procesador recibe instrucciones, las ejecuta y luego entrega una salida, y a medida que la tecnología ha ido progresando, los fabricantes se han movido hacia una tecnología de procesadores de varios núcleos.
Por lo general, los ordenadores utilizan procesadores Intel o AMD. Estas CPUs están diseñadas para entregar un rendimiento óptimo de escritorio porque tienen una fuente de energía confiable y potente, con procesadores de gráficos dedicados y un sistema de enfriamiento dedicado. Sin embargo, los diseños móviles requieren diferentes consideraciones: para seguir siendo «móviles», las baterías y fuentes de energía deben ser más pequeñas, no hay espacio para sistemas de refrigeración, etc., por lo que los diseños de los procesadores deben ser, por fuerza, diferentes.
Hasta ahora los procesadores de arquitectura ARM se limitaban básicamente a dispositivos móviles y Smart TV, ya que eran procesadores de bajo consumo y con una potencia bastante limitada que no necesitaba un sistema de refrigeración, por lo que eran ideales para estos dispositivos. Sin embargo las cosas han cambiado y su utilización se está extendiendo cada vez más, motivo por el que es importante conocer cómo funcionan.
Recientemente, les han «copiado»
Aunque no fabrican procesadores de arquitectura ARM, son la base de los actuales procesadores Core. Intel utiliza instrucciones CISC y ARM hace uso de instrucciones RISC, que son bastante diferentes. Pero, la arquitectura big.LITTLE de ARM ha servido para dar vida a los nuevos procesadores heterogéneos de Intel.
Los nuevos Core combinan núcleos de potencia y núcleos de eficiencia. Esta estrategia de incluir en un mismo chip dos tipos de núcleos fue desarrollada por ARM y recibe el nombre big.LITTLE, como hemos destacado. Podríamos decir que Intel ha copiado esta idea de procesadores para solventar muchos de sus problemas anteriores.
