ARM vs Intel: si puó veramente fare un confronto?

Da un lato un nome che rappresenta un icona, dall’altro una Holding che non produce direttamente il prodotto. Nel confronto ARM vs Intel non si parla solo di aziende, ma delle due tipologie di processori piú distribuite del ventunesimo secolo. Si puó veramente fare un confronto?

La tecnologia dei processori diventa sempre piú sorprendente e microscopica: le aziende leader nel settore da anni sperimentano tecnologie che consentano di diminuire le dimensioni dei loro transistor a beneficio di costi, migliorando allo stesso tempo l’efficienza. Fino ad arrivare ai 7 nm, i processori sul mercato ad oggi vantano spazio veramente minimo.

Ma vediamo insieme quali sono le altre caratteristiche di cui si dispone nei cuori dei nostri computer e quali sono le differenze fra le due tipologie di processori piú in uso.

La sfida tra ARM e Intel: concorrenti o colleghe?

A chi opera nel settore IT è nota la differenza principale fra le due architetture di processori dominanti presenti nei nostri computer, ma oggi vogliamo estendere queste nozioni a chiunque voglia saperne di più. ARM e Intel hanno due filosofie e mercati di riferimento diversi. Intel, con la sua architettura x86, è tradizionalmente leader nei PC e server, offrendo elevate prestazioni. ARM, basata su un’architettura RISC, è invece focalizzata sull’efficienza energetica, trovando largo impiego in dispositivi mobili e, recentemente, in laptop e server a basso consumo.

La competizione tra queste due architetture sta ridefinendo il panorama dei processori, con ARM che guadagna terreno grazie ai suoi vantaggi in termini di consumo e flessibilità. Nonostante producano perció processori per mercati diversi, un confronto fra le architetture è possibile: partiamo proprio dalla produzione di questi componenti.

Dentro la struttura: come sono fatti i processori Intel e ARM

La tecnologia degli x86 è proprietaria della casa Intel, multinazionale statunitense che da ormai cinquant’anni produce dispositivi a semiconduttore, microprocessori, chipset e motherboard per schede video e pc. L’architettura Intel viene chiamata x86 perché basata sul microprocessore Intel 8086, nato con un set d’istruzioni a 16 bit che negli anni si è estesa fino alla struttura attuale a 32 bit, garantendo una compatibilitá pressoché totale con le versioni precedenti. Si differenzia dall’x64 che invece ha un set di istruzioni a 64 bit.

L’architettura ARM dall’altro lato è una famiglia di processori senza una casa produttrice vera e propria: sviluppata da ARM Holdings che concede in licenza i progetti per i chip ad Apple, MediaTek, Exynos, Qualcomm con i chip Snapdragon e Google con i Tensor.

Entrambe le architetture usate sono closed-source: nessuna azienda può progettare e produrre processori utilizzando queste architetture senza una licenza fornita da Intel o ARM.

Cosa cambia tra ARM e Intel?

Dal punto di vista architetturale, tutti i componenti all’interno di un sistema x86 (come schede grafiche, schede audio, storage) sono indipendenti gli uni dagli altri. La maggior parte dei componenti ha chip separati (i controller) che si possono modificare o ampliare senza ripercussioni sul sistemahardware.

I processori ARM invece non prevedono una CPU separata, ma l’unità di elaborazione si trova sullo stesso substrato fisico degli altri controller hardware (circuito integrato). Non intercambiabili e progettati per applicazioni specifiche, quando i componenti si trovano sullo stesso circuito integrato si parla di SoC (System-on-a-chip).

Un’altra differenza fondamentale che poi implica la fine di uno o dell’altro in dispositivi di natura diversa, é la differenza di Instruction Set Architecture ISA. Si tratta dell’insieme di istruzioni che il processore esegue e che per semplificare il lavoro dei programmatori sono predefiniti e chiamati appunto set di istruzioni. A questo punto nasce la domanda che scaturisce poi la seconda differenza di struttura: bisogna semplificare il lavoro del programmatore o quello del microprocessore?

Performance o struttura

Per rispondere a questa domanda si sono distinti due tipi di ISA: il primo è il Complex Instruction Set Computing (CISC). Il CISC permette di gestire rapidamente attività e calcoli complessi, ad esempio una singola istruzione è in grado di completare un intero calcolo come una moltiplicazione, o spostare un blocco di dati direttamente da una posizione all’altra della memoria.Potrebbero sembrare attività banali, ma sia la moltiplicazione che lo spostamento di dati tra due posizioni della memoria richiedono numerose istruzioni a basso livello, che nei sistemi x86 si possono eseguire in un solo ciclo.

Nei primi anni ’80 sono stati condotti diversi studi per capire se fosse possibile migliorare l’efficienza energetica e semplificare i set di istruzioni delle CPU. Questi studi hanno evidenziato che la maggior parte dei computer utilizza solo una piccola parte del vasto set di istruzioni fornito dai computer CISC.

Nasce quindi il Reduced Instruction Set Computing (RISC) che esegue istruzioni più semplici ma con un’elevata efficienza energetica.

I processori Intel hanno un’architettura x86 basata su CISC ISA, i rivali invece utilizzano la loro architettura proprietaria ARM che utilizza RISC ISA.

L’architettura perfetta non esiste, in entrambi i casi si tratta di prediligere determinati aspetti piuttosto che altri.

Efficienza energetica: chi vince?

A questa domanda la risposta è facile: vince ARM a man basse. Ovviamente la risposta é frutto delle considerazioni che i produttori hanno fatto sulla fruizione del prodotto, cioé sulla destinazione dei processori. E’ infatti impensabile avere una dissipazione del calore come quella presente nei computer, sui nostri dispositivi portatili. Viceversa, le prestazioni di un cellulare sono difficilmente paragonabili a quelle di un computer da gaming, sebbene entrambi i tipi di CPU possano garantire livelli elevati.

Perció la nostra risposta é si: si puó veramente fare un confronto fra le due tipologie di processore, tenendo d’occhio le considerazioni fatte.

Il terzo incomodo: AMD

AMD si colloca in una posizione interessante e competitiva nel panorama dei processori, principalmente nel contesto dell’architettura x86, la stessa di Intel. A differenza di ARM, AMD si basa sull’architettura x86, garantendo compatibilità software. La sua capacità di innovazione e la forte presenza nel mercato delle GPU la rendono un attore chiave nel settore, mentre osserva attentamente l’evoluzione dell’architettura ARM.