¿Para qué sirve el procesador ARM de 64 bits en los teléfonos móviles?
Todo el mundo sabe que Apple ha lanzado un teléfono móvil con un procesador de 64 bits. Algunas personas dicen que es sólo un truco de marketing, y otras dicen que es un plan a largo plazo. No es el caso. Permítanme presentarles el teléfono móvil 64. ¿Cuáles son los usos y la importancia de los procesadores ARM? Todos pueden consultarlos y aprenderlos.
La historia de la informática de 64 bits es bastante rica e interesante. Empresas como Cray habían comenzado a utilizar registros de 64 bits en sus sistemas en la década de 1970, pero la informática de 64 bits verdaderamente pura no llegó hasta la década de 1990. Primero vino el R4000 de MIPS, luego el procesador Alpha de DEC. A mediados de la década de 1990, tanto Intel como Sun tenían diseños de 64 bits. Para los consumidores, el verdadero punto de inflexión fue el lanzamiento por parte de AMD en 2003 de un procesador de PC de 64 bits compatible con el procesador x86 de 32 bits de Intel.
Diez años más tarde, las ventas de PC siguen cayendo y la mayoría de los teléfonos inteligentes y tabletas tienen procesadores multinúcleo con frecuencias de entre 1 y 2 GHz. Pero todos utilizan una arquitectura de 32 bits, no la arquitectura de 64 bits utilizada por las PC y servidores modernos. Hasta ahora esto ha sido aceptable. Los teléfonos inteligentes no competirán con las PC en cuanto a rendimiento. Estos procesadores deben ser lo suficientemente eficientes energéticamente para maximizar la duración de la batería.
Sin embargo, a medida que los dispositivos evolucionan y las nuevas tecnologías (reconocimiento de voz, juegos 3D y pantallas de alta resolución) se vuelven más comunes, las capacidades de los procesadores de 32 bits se han llevado gradualmente a sus límites.
ARM vio la necesidad de procesadores de ahorro de energía de 64 bits y comenzó temprano antes de lanzar oficialmente la arquitectura ARMv8-A (la primera arquitectura ARM que incluye un conjunto de instrucciones de 64 bits). ) El desarrollo del nuevo diseño también se basó en las experiencias y lecciones aprendidas de otros diseñadores de chips que optaron por desarrollar tecnología de 64 bits. La nueva arquitectura de 64 bits de ARM es totalmente compatible con su arquitectura de 32 bits, lo que significa que si el procesador se ejecuta en un sistema de 64 bits, puede ejecutar binarios ARMv7 de 32 bits sin modificar. Para Android, esto significa que una vez que el kernel se traslada a 64 bits (lo que ya es así, gracias a Linaro), el resto del sistema, desde las bibliotecas principales hasta las aplicaciones y los juegos, se puede ejecutar en 32 o 64 bits. -bit.cambiar entre.
El año pasado, Apple sorprendió a todo el sector móvil con su nuevo procesador A7 de 64 bits en el iPhone 5s. El A7 utiliza un procesador de doble núcleo ARMv8 diseñado por Apple llamado Cyclone. Utiliza dos cachés L1 de 64 KB (utilizados por cada núcleo), un caché L2 de 1 MB (compartido por ambos núcleos) y un caché L3 de 4 MB (utilizado por todo el SoC). Apple tiene una licencia de arquitectura ARM, lo que significa que puede diseñar sus propios procesadores desde cero, pero sólo si esos procesadores son compatibles con ARM. ARM tiene un conjunto de pruebas para comprobar si estos procesadores son compatibles.
En los próximos meses veremos a Qualcomm, MediaTek y Samsung lanzar sus propios procesadores ARM de 64 bits. Teniendo en cuenta los esfuerzos de Android en 64 bits, no pasará mucho tiempo antes de que veamos dispositivos de 64 bits ejecutándose en sistemas Android de 64 bits. Pero, ¿qué significa un procesador de 64 bits para los desarrolladores y usuarios finales?
En el centro de cada CPU hay un conjunto de registros, que son almacenamiento interno que se utiliza para almacenar números y direcciones. Estas ranuras se utilizan repetidamente al realizar tareas complejas. Si todos los registros están ocupados, la única forma de solucionarlo es almacenar uno de los registros en la memoria, utilizar el registro para la siguiente tarea y luego recargar el valor anterior de la memoria. Para los humanos, todo esto sucede en un instante. Pero para el procesador, esta es en realidad una secuencia que consume mucho tiempo y no es muy eficiente.
La arquitectura ARMv7 de 32 bits tiene 15 registros de propósito general, cada uno de los cuales tiene 32 bits de ancho. La arquitectura ARMv8 tiene 31 registros de propósito general, cada uno de los cuales tiene 64 bits de ancho. Esto significa que el código optimizado debe utilizar registros internos con más frecuencia que la memoria, y al mismo tiempo conservar números y direcciones más grandes. El resultado es que el procesador de 64 bits de ARM funcionará más rápido.
En términos de eficiencia energética, el uso de registros de 64 bits no aumentará el consumo de energía. En algunos casos, el núcleo de 64 bits realizará algunas tareas más rápido, lo que lo hará más eficiente energéticamente que el núcleo de 32 bits debido a la reducción del tiempo de ejecución.
El direccionamiento es otro aspecto de los procesadores de 64 bits. En el mundo de las PC y los servidores, la limitación de los 32 bits está principalmente en la memoria accesible. Si desea utilizar más de 4 GB de memoria, deberá utilizar un procesador de 64 bits. Debido al uso de Large Physical Address Extension (LPAE), algunos procesadores ARMv7 pueden usar más de 4 GB de memoria, por lo que, estrictamente hablando, las limitaciones de memoria no son un problema que encuentren los procesadores ARM. Debido a la existencia de LPAE, el procesador Cortex-A15 puede manejar 1024 GB de memoria y la capacidad de procesamiento de 64 bits llega a 2 millones de TB. Por lo tanto, en el corto plazo, ningún teléfono inteligente necesitará un direccionamiento completo de 64 bits. No tiene sentido buscar un espacio de direccionamiento que nunca se utilizará, por lo que la arquitectura ARMv8 utiliza direccionamiento de 48 bits, que ya es de 256 TB.
Aunque ningún programa o juego utilizará terabytes de memoria, por otro lado, esta capacidad de direccionamiento es muy importante. Los juegos 3D modernos a menudo vienen con grandes cantidades de recursos, que se pueden mapear en la memoria más fácilmente cuando se puede acceder a más de 4 GB de espacio. Esto aumentará la velocidad del juego y permitirá acceder directamente a los recursos multimedia del juego.
No solo teléfonos inteligentes y tabletas
Los beneficios de la informática de 64 bits en ARM no se limitan a teléfonos inteligentes y tabletas. El ecosistema de ARM es amplio y sus procesadores se utilizan en muchos tipos diferentes de dispositivos. El mercado de servidores es un área donde los procesadores ARM tienen una influencia limitada. El desarrollo de la era de la información ha provocado que la energía consumida para mantener los centros de datos siga creciendo rápidamente, y cualquier tecnología que pueda reducir el uso de energía ahorrará dinero y recursos naturales. Además del ahorro de energía, existen otros beneficios al utilizar chips ARM de 64 bits en servidores. Estos servidores están refrigerados pasivamente, lo que significa que puedes agruparlos sin preocuparte por el sobrecalentamiento. De esta forma también se reducirá el coste de la refrigeración.
En cuanto al software de servidor, los sistemas operativos como Linux ya son de 64 bits y sus núcleos principales también han añadido soporte para ARMv8. Esto significa que no es difícil crear servidores que se ejecuten en procesadores ARM y Linux de 64 bits.
Resumen
Gracias a ARM, la era de la informática móvil de 64 bits está llegando. Estos nuevos procesadores no sólo son más rápidos, sino que también abren más posibilidades para las plataformas móviles.
El camino hacia la migración de 32 bits a 64 bits está allanado. No importa qué sistema operativo sea, los desarrolladores no tendrán sorpresas al pasar de 32 bits a 64 bits.
En los próximos meses, los socios de ARM lanzarán procesadores Cortex-A53 y Cortex-A57. Algunos de ellos utilizarán configuraciones estándar de doble o cuatro núcleos, mientras que otros elegirán configuraciones big.LITTLE. Pero una cosa es segura: este es un momento emocionante para ARM y los usuarios comunes.
A los ojos de Apple, los mercados de escritorio de Windows y MacBook se han ido reduciendo, mientras que iOS es el futuro, el iPhone y el iPad no son una transición a la era post-PC, sino que se están preparando para reemplazar a las PC. La combinación de iOS y dispositivos relacionados empuja hacia una verdadera era de la informática personal, que es la estrategia de telefonía móvil más vanguardista de Apple.