Muchos se preguntan si los procesadores ARM podrían tener un papel relevante en el mercado del PC de alto rendimiento, o si se quedarán simplemente en portátiles. Ya en el mundo Mac han dado el salto, y en el lado del PC no hay nada que se lo impida. ¿Podrán luchar en igualdad de rendimiento con los x86? ¿Podrán incluso sustituirlos en el futuro? Vamos a analizarlo todo con detalle…
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Un poco de historia
ARM nació como ISA tipo RISC eficiente orientada a dispositivos de bajo consumo y simples. Se fraguó en Cambridge, Reino Unido. La empresa en cuestión se llamaba Acorn Computers y su primer chip fue el ARM1 de 1985, con solo 25.000 transistores, muy bajo comparado con los procesadores de esa época, como el Intel 80386 de ese mismo año, que tenía 275.000 transistores.
En 1990 se fundaría ARM Ltd., cuando se asoció Acorn Computers con Apple y VLSI Technology. El objetivo era licenciar la arquitectura en vez de fabricar los chips. Sin embargo, su objetivo no había variado, se utilizó en pequeños dispositivos de bajo consumo o embebidos.
Su gran eficiencia por su alto rendimiento con consumo contenido, llevó a ARM hacia lo más alto a principios del siglo XXI, cuando se convirtió en el corazón de facto de muchos smartphones. En 2005, ya tenían un 98% del mercado de dispositivos móviles, lo que hizo incrementar sus patrimonio de forma notable, algo que pudieron invertir para seguir mejorando y desarrollando más especificaciones de su ISA y nuevas microarquitecturas.
En 2004 hubo una reorganización pasando a denominarse ARM Holdings plc, una sociedad que comenzó a cotizar en bolsa en Londres. En 2016 sería adquirida por el grupo de inversión japonés SoftBank Group, transformándose en una subsidiaria privada. Desde 2020, NVIDIA intentó comprar la compañía, pero en 2022 se bloqueó la compra por razones antimonopolio. Actualmente, SoftBank sigue teniendo una participación mayoritaria…
No solo se usaron en dispositivos móviles, también en otros muchos aparatos, desde electrodomésticos, hasta maquinaria industrial, pasando por Smart TVs, vehículos, etc. ARM estaba en todo lo más alto y compañías como Qualcomm, Samsung, Apple, Mediatek, y un largo etc. se convirtieron en sus clientes. Sin embargo, incluso en este momento, si alguien hubiera dicho que daría el salto al alto rendimiento se habría reído sin parar.
ARM seguía siendo vista como una arquitectura para el bajo consumo. Sin embargo, se comenzó a usar ARM para microservidores de bajo consumo, y también aterrizó en algunos equipos portátiles baratos, como los Google Chromebooks, pero nada más allá de eso.
En 2019 llegaría una noticia que lo cambiaría todo. Un «loco» llamado Toshio Yoshiba lideró el desarrollo e investigaciones en el instituto japonés RIKEN en colaboración con ARM Holdings para crear el microprocesador A64FX de Fujitsu. Este diseño marcó un antes y un después, ya que fue el utilizado para un supercomputador que se posicionaría primer en el ranking mundial TOP500 en 2020, el Fugaku. Es decir, ARM no solo había entrado en el mundo del HPC sino que había superado a todos los demás con chips IBM POWER, AMD EPYC, Intel Xeon, etc.
Apple, por su parte, que había tenido desencuentros con Intel, como sabes, lanzaría solo un año después, en 2020, el Apple M1, basado en ARM y con una microarquitectura desarrollada por ellos mismos. Esto no solo certificó que el Fugaku no había sido un espejismo y que ARM se podía considerar muy en serio para el alto rendimiento también en el mundo del PC, sino que también puso de «moda» ARM y muchos otros quisieron imitar a Apple y tener equipos basados en ARM. Qualcomm, por ejemplo, lanzaría sus Snapdragon X Elite… pero pese a eso, x86-64 sigue reinando.
Eso sí, decir hoy en día que un procesador con núcleos ARM puede rendir tanto o más como los mejores ya no suscita risa. Y la mentalidad de muchos arquitectos y diseñadores cambió, ahora ya no consideran la ISA como un impedimento para crear chips de alto rendimiento, aunque en su momento fuese pensada para la alta eficiencia.
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En la actualidad hemos visto cómo la cantidad de chips de alto rendimiento basados en ARM han crecido en número, como por ejemplo:
- Apple M-series: la compañía de Cupertino ha seguido con su desarrollo de los SoCs usando la ISA ARM para la CPU con microarquitectura desarrollada en casa, y con GPUs basadas en PowerVR, aunque ya sin la intervención de Imagination Technologies. Desde entonces, hemos visto pasar chips como los M2, M3, y M4, con las correspondientes variantes y con grandes resultados en benchmarks para potenciar tanto los Mac Mini, como los Macbooks, así como los Mac de escritorio…
- Qualcomm Snapdragon X: la compañía americana también ha sido otra de las que más tiempo lleva intentando abrirse hueco en los SoCs de alto rendimiento para PC, especialmente en portátiles. Para ello ha lanzado sus nuevas X Elite, X Plus y X series, aunque anteriormente ya lo había intentado en colaboración con Microsoft para las Surface. En este caso, en vez de macOS, se apuesta por Windows on ARM y actualmente va más allá de los Chromebooks, como Microsoft Surface, HP, Lenovo, Dell, etc.
Pese a eso, fuera del mundo Apple, aún no han dado el salto a los PCs de sobremesa, como mucho, encontrarás solo algunos miniPCs con este tipo de chips basados en ARM… ¿Por qué?
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ARM lejos de la conquista del PC
Como he dicho, ARM ha convencido, pero lo cierto es que no ha ido más allá de eso. El PC de alto rendimiento aún no cuenta con chips basados en esta ISA. Uno de los motivos está en x86, ya que cuenta con el respaldo de grandes compañías como AMD e Intel, y que no quieren perder su cuota de mercado por nada del mundo. Y, pese a que han coqueteado con núcleos ARM, siguen apostando por x86.
Por otro lado está el ecosistema, mucho más maduro para x86 que para ARM en el mundo del PC. La mayoría de hardware, sistemas operativos y demás software está diseñado para funcionar en x86, aunque ya se han hecho grandes avances, portando sistemas como Windows, Linux, FreeBSD, etc., para funcionar en ARM, además de multitud de paquetes binarios nativos para dicha arquitectura. Y ya son compatibles con GPUs, memorias RAM estándar, e incluso con UEFI.
Sin embargo, aún es necesario usar emuladores o capas de traducción para algunos casos, lo cual no es lo ideal. Es decir, la compatibilidad binaria es la mayor fricción. x86 tiene décadas de software nativo (drivers, juegos, herramientas profesionales). Emular x86 en arm64 tiene coste de rendimiento y no siempre funcionan como se espera, como se ha demostrado con Rosetta de Apple.
Además, los usuarios tampoco están muy por la labor de cambiar a ARM, no por nada, sino porque están cómodos con los chips AMD e Intel y no tienen muchos motivos por los que pasar a otros, solo aquellos que quieren desarrollar de forma nativa en ARM sin usar compilación cruzada pueden tener empeño en ello…
¿Futuro?
Predecir el futuro es complicado, pero la verdad es que pueden darse algunos escenarios con mayor probabilidad, como:
- Coexistencia ARM y x86 a medio plazo, con ARM más centrado en portátiles y x86 para PC.
- Convergencia hacia ARM de la mayoría de PCs, algo que no se esperaría antes de 12 años, si es que llega a ocurrir, y en todo caso, conducido por AMD y NVIDIA, así como Intel, que juegan con desarrollos basados en ARM que podrían llegar en un futuro.
- Que x86 siga eternamente con una clara ventaja frente a ARM, mientras ARM sigue como en la actualidad, relegado a una cuota pequeña en cuanto a PC y alto rendimiento. Y quizás ésta sea la más lógica visto lo visto en la actualidad.
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