É possível que um processador x86 corresponda a um processador ARM em termos de desempenho por watt?

Question

Da minha experiência pessoal com o meu tablet, e dos benchmarks e artigos que li, sempre parece que os processadores ARM, como visto em praticamente todos os dispositivos móveis, oferecem um desempenho incrível para a quantidade de energia que consomem. Parece que o ARM é inerentemente mais eficiente em termos de consumo de energia do que o x86.

Para mim, parece que isso é porque x86 é uma arquitetura CISC enquanto o ARM é um RISC arquitetura . No entanto, os processadores Intel Atom oferecem desempenho muito bom em relação ao consumo de energia também. Além disso, tendo estudado arquitetura de computadores, entendo que em processadores modernos, o complexo x86 arquitetura do conjunto de instruções (ISA) é traduzido internamente em micro-operações mais simples, que usam um conjunto interno de instruções mais próximo dos ISAs simples de ARM ou MIPS. do que x86 adequado. Como tal, o ISA como apresentado ao programador é pouco mais que uma interface para emitir comandos para o processador, em vez de uma representação das operações reais de baixo nível que o chip executa. Então, novamente, implementar essa camada de tradução requer espaço adicional de silício no chip ...

Dito isso, supondo que eles sejam implementados usando o mesmo processo de semicondutor, o ARM é inerentemente mais eficiente que o x86? Com uma microarquitetura adequadamente projetada , é possível que um processador x86 ofereça o mesmo desempenho por watt que um processador ARM?

Lembre-se de que estou à procura de uma resposta técnica bem escrita no espírito do Stack Exchange e não de mera especulação.

    

Answer 1

Os processadores de braço têm se tornado cada vez mais complexos - então, a comparação entre maçã e laranja - o braço teve apenas uma variância de 64 bits por cerca de 2 anos , e mesmo dentro da mesma geração . É provavelmente mais justo considerar os processadores ARM contemporâneos e seus equivalentes átomos como anandtech .

A maior parte do uso de energia também não é o processador - o artigo do anandtech que eu relacionei tende a sugerir que talvez 1/4 do uso geral de energia seja o processador, e que um átomo de clovertrail usa um pouco mais da metade do processador ARM. uma superfície. Ele também mostra um interessante ponto de vista alternativo - para otimizar os sistemas por componente para uso de energia (como um aparte - seu totalmente possível que você possa obter economias de energia bastante significativas fazendo isso com uma plataforma de desktop padrão também. Algo tão simples quanto evitar conversões de energia ineficientes pode fazer um bom bocado. Na maioria dos telefones, por exemplo, seu monitor provavelmente ocupa quase metade do seu consumo total de energia.

Como você pode ver nos números desse artigo - processadores Atom projetados para dispositivos móveis já correspondem a processadores ARM na frente de eficiência de energia - então provavelmente vale a pena imaginar por que eles não são mais comuns.

A Arm não produz seu próprio silício - eles projetam e testam e vendem o IP para fazer processadores. Para empresas que precisam projetar seus próprios processadores ou ajustá-lo, isso significa uma economia significativa em P & D sem precisar desenvolver tudo do zero (difícil) ou comprar processadores de outra empresa (com x86, temos Via, AMD e Intel, mas apenas intel parece realmente interessado no espaço móvel, e eu não tenho idéia do que via é até).

A idéia de que processadores de braço são mais eficientes é um mito - eles fizeram um conjunto diferente de compensações (eficiência de energia em relação à velocidade bruta) e estão se movendo em uma direção diferente e um conjunto diferente de compensações em uma tentativa para ir atrás do mercado de servidores. A Intel, por outro lado, está efetivamente segmentando os designs modernos de átomos em peças de servidor, peças de desktop (como os novos modelos Pentium) e telefones, para ir atrás do segmento low end. Nenhum dos designs é inerentemente melhor em tudo que o outro.