Todo sobre los procesadores ARM para tablets

Por | 19/02/2014

Actualizado el 19 de Febrero de 2014. ARM es el acrónimo de Advanced Risc Machines y es la empresa que se encuentra detrás de más del 90% de procesadores que puedes encontrar en tablets, smartphones o tv digitales.

Su manera de ganar dinero es distinta a la de otras empresas que se encuentran en este mundillo como Intel o AMD. ARM vive de licenciar, es decir dar permiso para implementar sus diseños y arquitecturas.

Puedes consultar información sobre los procesadores AMD e Intel para tablets en el enlace.

¿Cómo puedes trabajar con ARM?

Si eres una empresa que necesitas un procesador de este tipo tienes tres posibilidades:

La sencilla. Adquieres el diseño de un procesador que se adapte a tus necesidades y eres libre de llevarlo a la fábrica que quieras. De esta forma si te dedicas a construir cualquier aparato electrónico todo este trabajo lo puedes subcontratar.

La guiada. Te ayudan en todo el proceso. Incluso te buscan donde fabricarlo. Se elige por tanto el procesador y la tecnología con la cual se creara. Apple usaba este tipo de licencia hasta el iPhone 4 y Samsung todavía lo hace. De esta forma puedes asegurarte unas determinadas prestaciones de antemano.

La de arquitectura. Por lo que paga la compañía es por implementar el conjunto de instrucciones y eres libre de diseñarlo y de fabricarlo donde quieras. El micro Apple A7 que puedes encontrar en el IPhone 5S, IPad Mini Retina o IPad Air es un ejemplo de esto.

¿Qué hace especiales a los procesadores de ARM?

ARM siempre ha creado procesadores pensados para tareas que no requieran de gran poder de computación. Por ejemplo lo puedes encontrar en lavadoras, coches o lavavajillas.

Lo que hace especial a este tipo de micros es su conjunto de instrucciones que es RISC. Este acrónimo es Reduced Instruction Set Computer. Su importancia no radica en que sea un número de pequeño o reducido sino en que es sencillo de implementar.

Esto los convirtió en la elección ideal para entrar en los primeros teléfonos móviles, luego smartphones y acabando en tablets dejando a Intel y AMD en un muy mal lugar ya que estas tenían el lastre de que sus diseños estaban pensados para equipos donde la energía consumida era algo secundario y se buscaba cuanta más potencia de computación mejor.

Al aparecer las tablets queda patente que existe un gran número de usuarios, en torno al 80 o 90% que no usa ni la cuarta parte de esa capacidad que ofrecen Intel o AMD así que los micros de ARM son la lógica elección.

No olvidar que para esta transición fue necesario la aparición de sistemas operativos como iOS y después Android que eran capaces de cubrir las necesidades de estos usuarios de los que te hablaba antes.

¿Qué procesadores tiene ARM en la actualidad?

Bajo las siglas ARM existen muchas versiones de procesadores y no todos completamente creados por esta empresa como te comente anteriormente. Sin embargo si nos referimos a sus diseños originales te encuentras los siguientes:

Basados en la arquitectura ARMv7-A

Está basado en un conjunto de instrucciones que es capaz de trabajar con palabras de 32 bits. Además las direcciones son de 32 bits. Esto significa que no todos serán capaces de direccionar más de 4 GB de memoria RAM.

Cortex-A8. En su interior te encuentras con un solo núcleo. Implementa entre otras las siguientes tecnologías:

Neon. Permite acelerar aplicaciones multimedia.

VFP3. Incorpora instrucciones para trabajar con punto flotante.

Jazelle-RCT. Gracias a este conjunto de instrucciones puedes acelerar aplicaciones Java.

Memoria cache. Se usa para que sea más rápido la lectura y escritura de la memoria RAM. Se organiza en dos niveles, el segundo puede tener hasta 1 MB.

Trustzone. Permite trabajar con temas de seguridad como pueden ser pagos electrónicos.

Potencia de computación. A ARM le gusta indicar la capacidad de realizar cálculos usando el número de operaciones, normalmente con número enteros que sus procesadores permiten. Esta medida se divide por la velocidad ya que esta es diferente en cada modelo. En concreto este procesador tiene 2 MIPS/MHz. Esto quiere decir que un procesador A8 que funcione a 1GHz puede realizar 2.000 millones de operaciones en un solo segundo.

En este se baso el diseño del procesador iPhone 4 es por tanto un procesador algo desfasado.

Cortex-A5. Pensado para consumir lo menos posible. Para tablets y smartphones de gama baja. Se puede configurar con hasta cuatro núcleos. Añade las siguientes tecnologías:

DSP y SIMD. Para procesado digital de señal que se usa entre otras cosas para codificar videos o el reconocimiento de voz o escritura manuscrita.

Se añade de manera opcional VFP4 y NEON.

Potencia de computación. 1.57 MIPS/MHZ.

Cortex-A9. Posibilidad de añadir más memoria cache. Es un 50% más rápido que un A8. Se pueden crear con cuatro núcleos. Se utiliza en tablets y móviles de gama alta. Entre sus características tienes:

Memoria cache. Opcional de nivel dos de 8 MB externa.

Potencia de computación. 2.5 MIPS/MHZ.

Cortex-A7. Muy eficiente energéticamente. Se puede configurar entre uno y cuatro núcleos. Es un 20% más eficiente que el A5. Pensado para los móviles de gama baja. Entre sus características más interesantes:

Soporte para LPAE. Gracias a esto puede romper la barrera de los 4 GB de memoria RAM. En concreto y en teoría un micro Cortex-A7 podría direccionar hasta 1 TB.

Potencia de computación. 1.9 MIPS/MHZ.

Cortex-A12. Sustituto del A9. Soporta también LPAE. Las características Neon y FPU son obligatorias. Estará en tablets de gama media y aparecerá en la segunda semestre de 2014. Como características adicionales:

Memoria cache. Cache de nivel interna de 8 MB.

Potencia de computación. 3.5 MIPS/MHZ

Cortex-A15. Hasta cuatro núcleos por procesador pensado para la gama más alta. Entre sus características se encuentra:

Memoria cache. Posibilidad de configurar una cache de nivel 3 externa compartida por varios procesadores. Hasta 4 MB de cache de nivel dos.

Mayor soporte para virtualización. Lo podremos acabar viendo en servidores.

Potencia de computación. 4 DMIPS/MHZ.

Cortex-A17. El último en llegar es 60% más de rápido que el A9 en aplicaciones que requieran un solo núcleo. Hasta 8MB de cache de nivel dos. Evolución del A12. Se espera que ocupe la gama media en 2015. Añade las siguientes características:

Potencia de computación. 4 DMIPS/MHz

Basados en la arquitectura ARMv8-A

Es la versión de 64 bits. En definitiva lo que se hace es añadir más instrucciones que aumentan la capacidad de computación.

Cortex-A57. 20-30% de mejora al ejecutar código de 32 bits sobre A15. Permite crear clústeres que accedan a la cache de nivel 3.

Potencia de computación. 5 DMIPS/MHz

Cortex-A53. Pensado para acompañar al A-57, necesita menos potencia para funcionar. De esta forma solo funcionara cuando se necesite.

Algunas implementaciones

Micros

Cortex-A8. Apple A4

Cortex-A9. NVidia Tegra 2,3

Cortex-A57. AMD para servidores

Arquitecturas

ARMv7-A. Apple A6

ARMv8-A. Apple A7 o el NVidia Tegra K1

Author: Ángel Luis

Hola, mi nombre es Ángel y estoy aquí para explicarte todo lo relacionado con las nuevas tecnologías.