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El procesador es el cerebro de cualquier computadora y está en constante evolución para mejorar la eficiencia. El diseño de un procesador determina cuántas instrucciones puede hacer y qué tan rápido y eficientemente puede hacerlo. RISC, RISC-V y ARM son términos utilizados en el diseño de procesadores para indicar un tipo de procesador que utiliza un tipo específico de arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA).
Aunque no se usan comúnmente en las computadoras convencionales, estos procesadores alimentan teléfonos inteligentes, microcontroladores, computadoras de placa única y todo tipo de dispositivos IoT. Siga leyendo para aprender más sobre ellos y sus diferencias.
Explicación de la arquitectura del conjunto de instrucciones y RISC
Puede ser difícil entender la diferencia entre RISC, RISC-V y ARM si no sabe cómo funcionan las CPU y cómo ejecutan el código
. Entonces, antes de comenzar a comparar los términos, primero hablemos sobre la arquitectura del conjunto de instrucciones y cómo se diferencia de lo que usa el procesador de su computadora normal.Ya sea un microprocesador, una microcomputadora o una computadora de escritorio normal, todos sus procesadores usan una arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA). Una ISA es la parte del procesador que contiene todas las instrucciones básicas que un procesador puede ejecutar. Estas instrucciones son los componentes básicos de un programa de computadora. Por lo general, no son más complejos que las sumas y restas básicas.
En general, hay dos tipos de ISA que circulan en el mercado. Son las arquitecturas RISC y CISC. RISC significa Computadora con conjunto de instrucciones reducido, mientras que CISC significa Computadora con conjunto de instrucciones complejo. Ambas arquitecturas prevalecen en la actualidad, siendo x86 (procesadores Intel y AMD) el procesador superior que utiliza CISC y ARM (procesadores Qualcomm y MediaTek) como la arquitectura RISC más popular.
Básicamente, RISC es una arquitectura de computadora diseñada y optimizada para usar menos instrucciones que sus contrapartes CISC. Estas pocas instrucciones y otra tecnología de optimización utilizada en la arquitectura RISC permiten este tipo de procesadores para usar menos energía, haciéndolos ideales para teléfonos inteligentes, cámaras, relojes inteligentes y todo tipo de IoT dispositivos.
¿Qué es ARM?
Hemos establecido que los procesadores ARM son algunas de las mejores arquitecturas RISC del mercado. Entonces, ¿qué es exactamente ARM y por qué son los procesadores RISC más populares?
Antes de RISC-V (del que hablaremos en breve), los procesadores basados en ARM eran la única opción para cualquiera que quisiera crear un producto electrónico utilizando sus propios procesadores personalizados.
Arm (con la minúscula “rm”) Ltd. es una empresa que diseña y licencia chips para varios fabricantes de hardware, como Apple, MediaTek, Qualcomm y empresas más pequeñas como PINE64. Utilizan su propio ARM ISA de código cerrado para diseñar microprocesadores y sistemas en un chip (SoC) altamente eficientes. Todos los diseños realizados por Arm se conocen como procesadores Advanced RISC Machine o simplemente procesadores ARM (todo en mayúsculas).
Además de ser una de las primeras empresas en vender y fabricar diseños de chips personalizados, Arm ha logrado ser la diseñador de chips RISC dominante debido a sus continuas innovaciones con el procesador ARM ISA y ARM diseños
Al igual que la APU de AMD, que combina CPU y GPU en una matriz, se sabe que los procesadores ARM combinan CPU, GPU, memoria, DSP y varios módems, todo en una matriz o chip; esto se denomina Sistema en un chip (SoC). Esta estrecha integración de múltiples módulos ha permitido que los procesadores ARM sean rápidos y eficientes.
¿Qué es RISC-V?
RISC-V es un ISA de estándar abierto desarrollado en la Universidad de California, Berkeley. Este ISA no introduce ninguna tecnología nueva en el mercado, pero muchos especulan que es el futuro de los procesadores basados en RISC. Entonces, ¿por qué es?
RISC-V ha llamado la atención de empresas como Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE y Western Digital. Esto se debe a que RISC-V es un ISA de estándar abierto. RISC-V International (una asociación sin fines de lucro para RISC-V) permite que cualquier persona use RISC-V ISA en sus procesadores sin pagar una tarifa.
Lo mejor de RISC-V es su capacidad para expandir el conjunto de instrucciones en función de los procesos que su chip necesitará para un producto determinado. RISC-V solo comienza con un conjunto de instrucciones base de 47 instrucciones. Estas instrucciones incluyen todas las funcionalidades básicas que necesita un chip para funcionar y realizar tareas básicas.
Luego, los diseñadores tendrán la libertad de elegir qué instrucciones agregar al conjunto de instrucciones base para darle al chip todas las funcionalidades que necesita sin ninguna funcionalidad adicional que no usaría.
Aunque RISC-V sigue siendo un ISA relativamente nuevo, su potencial para proporcionar chips especializados rentables y altamente eficientes para diversas aplicaciones es lo que lo convierte en un ISA especial.
¿ARM o RISC V? ¿Cual es mejor?
ARM y RISC-V son ISA que siguen la filosofía de diseño RISC, entonces, ¿cuál es mejor?
Para comparar, aquí está la comparación de rendimiento entre el procesador P670 de SiFive vs. Procesador Cortex-A78 de Arm:
Como puede ver en la ilustración, el Cortex-A78 está ligeramente por delante del P670 en cuanto al rendimiento máximo de un solo subproceso. Aunque el Cortex-A78 gana en rendimiento bruto, el P670 duplica la densidad de cómputo del Cortex-A78. Esto significa que el procesador P670 de SiFive proporciona un rendimiento pico de un solo subproceso comparable al de Cortex-A78, que tiene el doble del tamaño físico del P670.
En esta comparación, el procesador P670 de SiFive supera al Cortex-A78 de Arm por ofrecer un rendimiento comparable de un solo subproceso con la mitad del tamaño. Sin embargo, también debe tener en cuenta que el Cortex-A78 se lanzó en diciembre de 2020 a través de Vivo X60 y X60 Pro, mientras que el P670 se anunció recién el primero de noviembre de 2022.
Eso es alrededor de una diferencia de dos años en términos de investigación y desarrollo. Los últimos procesadores de Arm ahora se ejecutan en ARMv9 ISA, lo que mejora significativamente el ARMv8 que usa Cortex-A78. Para poner eso en perspectiva, los últimos procesadores ARMv9 brindan un rendimiento un 30 % mayor y son un 50 % más eficientes energéticamente.
Entonces, en términos de rendimiento bruto, los procesadores ARM todavía están a la cabeza. Pero con el P670 de SiFive proporcionando el doble de densidad de cómputo que el Cortex-A78, los procesadores RISC-V parecen tener una ventaja sobre los procesadores ARM con respecto a las tecnologías portátiles que se benefician enormemente del uso de dispositivos de menor tamaño procesadores
RISC, RISC-V y ARM son arquitecturas de conjunto de instrucciones diferentes
En resumen, RISC es una filosofía de diseño que utiliza menos instrucciones de las que encontraría en un procesador de escritorio normal como el x86. Tener menos instrucciones y más cortas permite que los procesadores RISC sean altamente eficientes en energía.
ARM es un ISA de código cerrado basado en RISC que tiene licencia para las empresas para sus procesadores y SoC. ARM ISA le permite a Arm diseñar procesadores RISC de alto rendimiento como los chips M1 de Apple. Por otro lado, RISC-V es un ISA de estándar abierto basado en RISC que cualquiera puede usar para diseñar sus propios chips sin pagar tarifas de licencia. Su naturaleza de código abierto permite que el RISC-V ISA se modifique y amplíe aún más para fabricar chips especializados para tareas específicas.
Aunque no parezca tan importante, esta competencia continua entre ARM y RISC-V seguramente beneficiará a todos los consumidores, especialmente cuando se trata de dispositivos IoT, microcontroladores, computadoras de placa única y dispositivos portátiles como teléfonos inteligentes y tabletas. Y quién sabe, con los chips M1 de Apple como prueba, los procesadores basados en RISC pueden competir con los procesadores x86 antes de lo esperado.
