Processori X86 vs arm: principali differenze e vantaggi

I processori di computer e telefoni cellulari funzionano in modi diversi, poiché ogni macchina ha le sue esigenze e caratteristiche specifiche. Nel caso dei computer, i principali produttori sono AMD e Intel, poiché i cellulari sono rappresentati da Qualcomm, Samsung o Media Tek.

I processori Intel e AMD sono anche noti come processori x86. Nell'informatica, x86 o 80 × 86 è il nome generico per la famiglia di processori basata su Intel 8086 di Intel Corporation.

L'architettura si chiama x86 perché i primi processori di questa famiglia sono stati identificati solo da numeri che terminano con la sequenza "86". In altre parole, possiamo dire che il termine x86 si riferisce a una famiglia di architetture di set di istruzioni, basata su Intel 8086.

La differenza tra ARM e x86

La differenza inizia nella tecnologia utilizzata nella produzione dei processori. I sistemi smartphone utilizzano la tecnologia ARM, mentre i computer utilizzano la tecnologia x86. Abbiamo preparato una breve spiegazione sul funzionamento e le caratteristiche di ciascuno.

Processori X86 e architettura CISC

I processori x86 sono sviluppati dall'architettura CISC (Complex Instruction Set Computers). Questo sistema viene utilizzato per strutture più complesse, cioè richiedono più lavoro nelle loro funzioni e hanno più elementi nella loro composizione, rendendoli ideali per i computer.

Un esempio della complessità dell'architettura CSIC può essere l'hardware di un chip Core 17. La sua composizione è abbastanza completa a causa dell'elevato numero di parti ed elementi, che di conseguenza si traduce in più funzioni per la macchina.

Questo tipo di processore consente di svolgere più attività contemporaneamente da un'unica istruzione. I processori CISC possono eseguire numerosi compiti contemporaneamente senza che nessuno di essi venga danneggiato, poiché questi chip sono già programmati per questo.

Processori ARM e architettura RISC

La differenza tra ARM e x86 è principalmente dovuta alla complessità della sua composizione, mentre x86 è sviluppato da un'architettura più complessa, un processore ARM è basato su RISC (Reduced Instruction Set Computer), che come il nome stesso dice, mira ad essere più semplice.

Nonostante siano più snelli, i dispositivi ARM hanno alcuni elementi x86, anche se c'è molta differenza nel modo in cui i due processori eseguono i loro compiti.

Mentre un processore CSIC richiede un solo comando, i processori ARM richiedono diversi comandi per consentire l'esecuzione di alcune attività. Tuttavia, poiché le istruzioni sono più semplici, il processo diventa più veloce.

L'altra differenza tra la tecnologia ARM e X86 si trova anche in alcune delle funzionalità. I computer svolgono compiti che i cellulari non eseguono e viceversa, quindi non ha molto senso offrire un processore molto complesso per uno smartphone con piccole funzioni. Quindi ci sono alcuni processori con caratteristiche uniche.

L'acronimo ARM deriva da Advanced Risc Machine, il nome dell'azienda creata per autorizzare la produzione di processori con questa tecnologia. L'altra differenza con i processori x86 è che gli ARM sono progettati per avere un consumo minimo di energia e senza molta perdita di potenza di elaborazione.

Per quanto incredibile possa sembrare, i processori ARM sono i più utilizzati al mondo, che vanno dai forni a microonde ai sistemi di controllo integrati, giocattoli, HD e altro ancora. In breve, tutto deve essere piccolo, spendere poca energia e elaborare le informazioni in modo efficiente.

Un processore ARM si concentra sul mantenere il numero di istruzioni il meno possibile mantenendo allo stesso tempo tali istruzioni il più semplice possibile.

Semplici istruzioni presentano alcuni vantaggi sia per gli ingegneri hardware che software. Poiché le istruzioni sono semplici, i circuiti necessari richiedono un numero inferiore di transistor, con conseguente maggiore spazio per il chip.

Intel 8086, il primo processore x86

Derivato da questa architettura, AMD ha sviluppato l'x86-64, un ampio set di istruzioni che ha permesso di avere più spazio di indirizzi, consentendo di leggere più RAM, tra le altre implementazioni.

Ciò è stato realizzato in primo luogo creando un'architettura molto più semplice rispetto ai processori x86. L'x86 ha diverse fasi di elaborazione, ovvero, mentre una parte carica un'istruzione in memoria, un'altra parte elabora i dati che questa istruzione riceverà, un'altra alloca la cache per ricevere l'output, un'altra fornisce le altre istruzioni per essere completato, ecc.

Fino a quando non mettere tutto insieme e dare il risultato. L'x86 ha anche un programma interno (microcodice) che implementa le istruzioni, che consente loro di essere migliorate dal produttore. Tutto ciò rende l'x86 molto veloce ed efficiente, ma consuma più spazio fisico e consuma più energia.

L'efficienza dei processori ARM

I processori ARM non hanno questo microcodice, hanno meno fasi di elaborazione (generalmente da 3 a 8, rispetto ai 16 a 32 in x86), tra le altre semplificazioni. Ma per compensare la perdita di prestazioni causata dalla semplificazione dell'architettura ARM, hanno alcune soluzioni che rendono più efficiente l'esecuzione del codice.

Ad esempio, l'insieme di istruzioni è in grado di elaborare, eseguendolo con più dati per istruzione. Per questi motivi, i programmi per PC non possono essere eseguiti in ARM, poiché le istruzioni della macchina sono diverse.

La differenza nella pratica

Se usi un browser web su un computer, avrai la possibilità di lavorare con un numero molto maggiore di schede aperte senza che ci siano blocchi: puoi contare su risorse come la divisione dello schermo, la riproduzione di video e audio con velocità, tra gli altri dettagli.

D'altra parte, con uno smartphone, il numero di funzioni è ridotto, non è possibile lavorare con molte schede e anche la velocità è inferiore.

Differenze nel consumo di elettricità

Il consumo di energia nei progetti incorporati può essere uno dei criteri più importanti. Un sistema progettato per connettersi a una fonte di alimentazione, come la rete elettrica, in genere può ignorare i limiti del consumo di energia, ma un design mobile (o uno collegato a una fonte di alimentazione inaffidabile) può dipendere interamente dalla gestione di energia.

I core ARM eccellono nei progetti a bassa potenza con molti (se non la maggior parte) dei loro core che non richiedono dissipatori di calore. Il suo consumo tipico è inferiore a 5 W, con molti pacchetti tra cui GPU, periferiche e memoria.

Questa piccola dissipazione di potenza è possibile solo grazie al minor numero di transistor utilizzati e alle velocità relativamente inferiori (rispetto alle comuni CPU desktop). Ma di nuovo (riferito alla sezione precedente) questo ha un impatto sulle prestazioni del sistema e quindi operazioni più complesse richiederanno più tempo.

I core Intel consumano molta più energia rispetto ai core ARM a causa della loro maggiore complessità. Un Intel I-7 di fascia alta può consumare fino a 130 W di potenza, mentre i processori per notebook Intel (come Atom e Celeron) consumano circa 5 W.

Progettati per l'uso di laptop a basso costo, i processori a basso consumo energetico (la linea Atom) non integrano la grafica nel processore, mentre le versioni mobili lo fanno. Tuttavia, quelli che integrano la grafica hanno velocità di clock significativamente inferiori (tra 300 MHz e 600 MHz), con conseguente riduzione delle prestazioni.

Differenze nel software

Quando si tratta dei due grandi nomi nel mercato dei processori, è difficile confrontare la disponibilità di software e catene di strumenti, poiché entrambi sono ampiamente utilizzati.

I dispositivi basati su ARM hanno il vantaggio di eseguire sistemi operativi progettati per dispositivi mobili come Android. I dispositivi basati su Intel hanno il vantaggio di eseguire praticamente qualsiasi sistema operativo che può essere eseguito su un computer desktop standard, inclusi Windows e Linux.

Entrambi i dispositivi possono potenzialmente eseguire le stesse applicazioni purché l'applicazione sia stata compilata in un linguaggio come Java.

Tuttavia, i sistemi basati su ARM sono attualmente limitati in quali sistemi operativi possono essere installati poiché la maggior parte dei sistemi operativi viene scritta per computer basati su x86.

Esistono alcune distribuzioni Linux per ARM, incluso il famoso sistema operativo Raspberry Pi, ma alcuni utenti potrebbero trovarlo come una limitazione. Man mano che la tecnologia ARM sta diventando sempre più popolare, Microsoft ha rilasciato una versione ridotta di Windows 10 chiamata Windows 10 IoT Core, che può essere eseguita su processori ARM.

Differenze nell'applicazione

Il processore utilizzato dipenderà dai requisiti del tuo computer. Se il tuo piano è quello di produrre in serie una macchina a piastra singola il cui obiettivo è quello di essere economico, l'unica vera opzione è ARM.

Se il piano è di avere una piattaforma potente, allora Intel o AMD è l'opzione migliore. Se la conservazione dell'alimentazione è una preoccupazione, allora ARM potrebbe essere l'opzione migliore, ma ci sono processori Intel che vantano una forte potenza di elaborazione fornendo una bassa dissipazione di potenza.

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Per i progetti che non richiedono display complessi (come i monitor), è probabilmente l'opzione ARM. Ciò dipende da diversi fattori, tra cui il costo dei microcontrollori ARM, quali pacchetti sono disponibili e l'ampia varietà offerta da più fornitori. Ti consigliamo di dare un'occhiata a tutto ciò che abbiamo scritto su Raspberry Pi 3.

Complessivamente, sia Intel che ARM producono macchine meravigliose con una vasta gamma di controller e periferiche integrate. Ogni tipo, ARM o x86, si adatta alla propria nicchia. Sebbene stiano già perdendo informazioni che sia Apple che Microsoft utilizzeranno nei loro concetti di "tablet 2 in 1", questo tipo di processori aumenta notevolmente l'autonomia delle apparecchiature portatili. Cosa ne pensi del nostro articolo sui processori x86 vs ARM? Vogliamo conoscere la tua opinione!