¿ARM terminará exterminando a x86 en el PC? Aquí lo analizamos técnicamente

Con los guiños y besos que ha estado lanzado Qualcomm (ARM) a Intel (x86), es muy probable que haya algún tipo de adquisición en el futuro próximo (compra parcial o completa de Intel). Esto ha desatado la euforia de varios analistas que juegan a ser «pronosticadores» y ya han salido al ruedo vaticinando «el fin de la arquitectura x86». Sin embargo, y como suele suceder con este tipo de «vaticinios aventureros», en la práctica luce bastante complicado que ARM extermine a x86 por razones técnicas. Veamos algunas comparaciones técnicas entre ARM y x86 para entender por qué ese exterminio no será tal.

Complejidad del conjunto de instrucciones: RISC frente a CISC

En el centro de las diferencias arquitectónicas entre ARM y x86 se encuentra el enfoque fundamental del diseño del conjunto de instrucciones. Los procesadores ARM emplean una arquitectura de computadora de conjunto de instrucciones reducidas (RISC), que enfatiza un conjunto de instrucciones más pequeño y simplificado. Por el contrario, los procesadores x86 siguen un diseño de computadora de conjunto de instrucciones complejas (CISC), que presenta un conjunto de instrucciones más extenso y versátil.

Esto significa, en pocas palabras que el enfoque RISC de los procesadores ARM prioriza la eficiencia y la simplicidad. Cada instrucción ARM está diseñada para ejecutarse en un solo ciclo de reloj, lo que reduce la complejidad del núcleo del procesador y permite un menor consumo de energía. Esta simplicidad también se traduce en una huella de silicio más pequeña, lo que permite que los chips basados ​​en ARM sean más pequeños y relativamente más rentables de fabricar.

Por el contrario, la arquitectura CISC de los procesadores x86 permite realizar operaciones más complejas con una sola instrucción. Esto puede dar como resultado una ejecución de código más eficiente en ciertos escenarios, ya que el procesador puede manejar tareas más complejas sin la necesidad de múltiples instrucciones más simples. No obstante, esta complejidad también tiene implica un mayor consumo de energía y un tamaño de chip más grande.

Acceso a la memoria y modos de direccionamiento

Otra diferencia clave entre las arquitecturas ARM y x86 radica en su enfoque del acceso a la memoria y los modos de direccionamiento. Los procesadores ARM utilizan un modelo de acceso a la memoria basado en registros más simplificado, donde los datos se mueven principalmente entre registros y memoria. Esto simplifica el subsistema de memoria y contribuye a la eficiencia energética general de los sistemas basados ​​en ARM.

Por el contrario, los procesadores x86 ofrecen un esquema de direccionamiento de memoria más complejo, lo que permite el acceso directo a la memoria y una gama más amplia de modos de direccionamiento. Esta flexibilidad resulta ser ventajosa para ciertas aplicaciones que requieren una manipulación compleja de la memoria, aunque esto también conlleva un aumento en los requisitos de energía y la complejidad del diseño del procesador.

Compatibilidad y ecosistema de software

Una de las ventajas significativas de la arquitectura x86 es su amplio ecosistema de software. El conjunto de instrucciones x86 ha sido el estándar dominante para las PC durante décadas, lo que dio como resultado una vasta biblioteca de aplicaciones, controladores y sistemas operativos diseñados específicamente para esta arquitectura. Esta compatibilidad de software es una consideración crucial para el segmento de PC, donde los usuarios esperan una amplia gama de aplicaciones y una integración perfecta con los sistemas existentes.

ARM, por otro lado, tradicionalmente ha prevalecido en los mercados de dispositivos móviles e integrados, donde el ecosistema de software ha estado más fragmentado. Si bien la arquitectura ARM ha ganado terreno en el segmento de PC recientemente, en particular con la introducción de Windows en ARM, los desafíos de compatibilidad de software siguen siendo un obstáculo importante para una adopción más amplia en el mercado de PC.

Consideraciones sobre el rendimiento

Históricamente, los procesadores x86 han tenido una clara ventaja en términos de rendimiento computacional bruto, particularmente para tareas que requieren una gran potencia de procesamiento, como juegos, edición de video y computación científica. La arquitectura CISC de x86, combinada con avances en microarquitectura y procesos de fabricación, han permitido que los procesadores x86 brinden niveles de rendimiento impresionantes.

Sin embargo, la brecha de rendimiento entre ARM y x86 se ha estado reduciendo recientemente, ya que los procesadores basados ​​en ARM han logrado avances significativos en mejoras de rendimiento. La introducción de la serie Cortex-A de ARM y la adopción de la arquitectura ARMv8 de 64 bits han permitido que los chips basados ​​en ARM desafíen a los procesadores x86 en ciertas cargas de trabajo, particularmente en las áreas de eficiencia energética y procesamiento paralelo.

Consideraciones térmicas y de eficiencia energética

Una de las principales ventajas de la arquitectura ARM es su eficiencia energética superior en comparación con x86. El diseño RISC y el acceso optimizado a la memoria de los procesadores ARM dan como resultado un menor consumo de energía, lo que los hace adecuados para dispositivos alimentados por batería y entornos donde la gestión térmica es una preocupación crítica.

Esta ventaja en cuanto a eficiencia energética ha sido un factor clave para la adopción generalizada de procesadores basados ​​en ARM en los mercados de dispositivos móviles e integrados, donde la duración de la batería y las limitaciones térmicas son primordiales. Sin embargo, en el segmento de las PC, la importancia de la eficiencia energética puede ser menos pronunciada, ya que las computadoras de escritorio y portátiles suelen tener acceso a fuentes de energía confiables y pueden adaptarse a soluciones de refrigeración más robustas.

Costo y escalabilidad

La relativa simplicidad de la arquitectura ARM, combinada con su modelo de licencias generalizado, ha hecho que históricamente los procesadores basados ​​en ARM sean más rentables de producir en comparación con los chips x86. Esta ventaja de costo ha sido un factor significativo en la proliferación de dispositivos basados ​​en ARM, en particular en los mercados móviles e integrados, donde la sensibilidad al precio es una consideración crítica.

Sin embargo, en el segmento de PC, la diferencia de costo puede ser menos pronunciada, ya que las economías de escala y la madurez del ecosistema de fabricación x86 han ayudado a reducir la brecha. Además, la creciente complejidad y las demandas de rendimiento de las PC modernas pueden compensar algunas de las ventajas de costo inherentes de la arquitectura ARM.

En términos de escalabilidad, tanto las arquitecturas ARM como x86 han demostrado la capacidad de escalar para satisfacer las demandas de la computación de alto rendimiento. Sin embargo, el diseño RISC de los procesadores ARM puede proporcionar un camino más sencillo para aumentar la cantidad de núcleos y el paralelismo, lo que potencialmente ofrece ventajas en ciertas cargas de trabajo que pueden aprovechar de manera efectiva una gran cantidad de núcleos.

Entonces, ¿ARM exterminará a x86?

Como vemos, es muy aventurero asegurar de que ARM matará a x86 en el segmento del PC. Si bien la eficiencia energética y las ventajas de costo de ARM la han convertido en una fuerza dominante en los mercados de dispositivos móviles e integrados, el amplio ecosistema de software y las capacidades de rendimiento de la arquitectura x86 están muy consolidados en el mercado del PC.

Es seguro que ARM seguirá evolucionando en el terreno del PC (y más aún si Qualcomm logra concretar la compra de Intel, total o parcialmente), haciéndose más eficiente para procesar ciertas cargas de trabajo complejas. No obstante, x86 seguirá siendo irremplazable para gestionar tareas sumamente complejas, a pesar del relativo costo energético.