Apresentando a sensação atual dos dispositivos portáteis, o processador ARM

Por um bom tempo figurando timidamente como novidade para dispositivos portáteis, os processadores ARM em pouco tempo decolaram para o patamar dos componentes mais utilizados e importantes para esses aparelhos móveis mas quem são eles e qual sua diferença comparando com os processadores da AMD e Intel ?!

Em comparações entre smartphones, tablets, smartwatches e vários outros aparelhos é comum em algum momento mencionar além da versão o processador ARM, em alguns momentos utilizado numa pequena parcela de computadores e notebook´s com promessa de bom desempenho e baixo consumo a um preço acessível. Avançando para uma colossal adoção nos mais variados tipos de aparelhos majoritariamente portáteis mas desta vez com melhor desempenho para determinados produtos.

Alguns desafios da computação para dispositivos móveis:

Praticamente todo aparelho eletrônico possui um processador ou um componente para processar as informações de funcionamento, resumidamente e considerando a informática é conhecido como CPU (Central Processing Unit – Unidade Central de Processamento), é onde a maioria das tarefas de computação são realizadas e por essa razão os atuais aparelhos portáteis como smartphones, tablets, tvboxes entre outros também precisam de um.

De maneira simplificada as instruções são recebidas, processadas e devolvidas pela CPU e conforme evoluem também aumentam sua capacidade e velocidade de processamento.

Na informática a CPU é composta num único chip por uma coleção de processadores, por sua vez processadores com múltiplos núcleos combinam várias CPU´s num único chip, explicando a notável diferença entre os primeiros modelos e os atuais e são apresentadas com um pouco mais contexto no conteúdo relacionado clicando aqui.

Atualmente os computadores domésticos e muitos corporativos utilizam os processadores das fabricantes AMD ou Intel, regularmente atualizadas para oferecer cada vez mais desempenho para as mais variadas atividades complementados por um bom sistema de refrigeração e alguns casos um processador gráfico independente (placa de vídeo), unidade de armazenamento, fonte de alimentação e bateria de boa duração para notebook´s por exemplo, seguindo para demais periféricos necessários promovendo a manipulação dos mais variados, complexos e volumosos tipos de dados.

Por outro lado, os aparelhos portáteis requerem abordagens diferentes para permanecerem portáteis, a exemplo das baterias que precisam ser menores, espaço para sistemas de refrigeração convencional inexiste enquanto precisam manter o desempenho sem demora ou problemas técnicos. Desafio habitual durante os anos 2000 no desenvolvimento de aparelhos portáteis.

Os projetos dos processadores para CPU´s de computadores pessoais não permitem seu uso em aparelhos portáteis, há uma grande diferença em seus requisitos de hardwares e por esses motivos a adoção em aparelhos móveis foi um conceito inviável por muito tempo.

Processador ARM, introduzindo ao dispositivo de sucesso do momento:

Na pretensão de superar tais desafios os fabricantes decidiram substituir a arquitetura da CPU tradicional para computadores pessoais por um modelo mais compatível com a computação móvel. Desse interesse debutou o processador ARM como abreviação de uma arquitetura com nome já abreviado como modelo de processamento simplificado com menor desempenho, ARM significa Advanced RISC Machine onde RISC significa Reduced Instruction Set Computer resultando num nome relativamente extenso, Máquina Avançada com Conjunto de Instruções Reduzidas de Computador numa rápida interpretação.

Embora confuso pelo projeto RISC não ser uma tecnologia em si mas uma solução de design, Os processadores ARM são projetados visando a maior eficiência possível processando apenas instruções que podem ser executadas num único ciclo de memória, o conceito comum nas CPU´s é buscar, decodificar e instruções.

Por conta dos processadores RISC utilizarem a arquitetura 32bits, salvo exceções e sendo uma arquitetura praticamente extinta na computação atual, acaba restringindo a quantidade de informações processadas no ciclo buscar-decodificar-executar. Praticamente todo sistema operacional atual citando o Windows, Linux e OSX mantém/comercializam apenas versões 64bits dos seus produtos aspirando a melhor experiência onde estão instalados

Processador ARM, explicando seu funcionamento:

Adotar processadores de arquitetura RISC ou unidades ARM pode parecer um retrocesso numa análise rápida, podendo ser reforçada ao saber do projeto ter sido desenvolvido originalmente na década de 1980 embora voltado para ambientes muito específicos e pouco acessíveis aos consumidores domésticos como os produtos desenvolvidos pela Digital Equipment Corporation, a linha de produtos SPARC da Sun Microsystems e por fim os modelos PowerPC´s da Apple como referência em desempenho para computadores pessoais e também profissionais. A corporação por trás dos processadores ARM conhecida como ARM Holdings, desenvolveu um formato reduzido de instruções.

Mesmo processando apenas um único bloco de instruções por ciclo de memória, elas podem ser mais complexas e extensas quando comparadas a um projeto RISC tradicional, o desempenho visivelmente inferior à computação convencional não é tão restritiva por – ainda – não existir a expectativa dos aparelhos portáteis atingirem o mesmo desempenho dos computadores comuns.

Os projetos dos primeiros processadores RISC usavam arquitetura 32bits, mas a ARM Holdings desde 2011 implementou em seus projetos o suporte a versões 64bits porém seria inatingível adotando apenas o RISC em razão do conjunto de instruções de arquitetura da empresa. A simplificação de fabricação e do projeto físico é resultado do design técnico.

A reduzida complexidade construtiva de unidades RISC diminui a quantidade de transistores no chip, quanto mais transistores maiores são os requisitos de energia e também aumenta o custo de fabricação, por fim seu valor no varejo. Outro motivo para os processadores ARM terem um custo menor quando comparados aos computadores clássicos.

Processador ARM, cenários para sua utilização:

Em razão dos processadores ARM combinarem projetos RISC de alto desempenho, baixo custo de fabricação e reduzido consumo de energia tornam uma solução ideal para os mais variados dispositivos portáteis como tablets, smartphones, smartwatches, tvbox, dispositivos como RaspberryPi, BananaPi citando apenas alguns.

Por mais estranho que pareça a ARM Holdings não produz qualquer processador, ao invés disso ela abarca a tecnologia, estabelece o padrão de instruções e licencia seus projetos para outros fabricantes permitindo justificar a existência de tantos modelos de processadores ARM, incluindo a perceptível diferença de desempenho entre eles.

É pago pelos fabricantes de hardware para a ARM Holding a tecnologia matriz, depois esses fabricantes adequam às suas necessidades, projetos de hardware e requisitos de software e por dessa maneira, mesmo muitos aparelhos possuindo processadores ARM é muito difícil elaborar comparações entre eles com é possível entre e em processadores Intel e AMD.

Se não for motivo suficiente, o software também deve ser projetado para funcionar com o hardware ARM definido em projeto, tornando incompatível com qualquer outra configuração e dessa maneira se efetuar alguns testes entre um computador executando Linux e um dispositivo ARM executando Linux para ele será substancial a diferença de desempenho entre eles em quase todas as tarefas similares a ambos.

Novamente, apesar das conhecidas limitações novos dispositivos com processadores ARM surgem aspirando substituir ou no mínimo complementar as atividades de computadores convencionais como exemplo o Chromebook usando um Linux modificado e nomeado como ChromeOS, o Microsoft Surface usando o Windows 11 ARM e a Apple com seu M1 para seus futuros produtos, alguns fabricantes menos conhecidos já estão investindo em servidores com essa arquitetura.

Conclusão:

Como uma verdadeira Fênix tecnológica a ARM Holding promoveu a arquitetura RISC para um nível de implementação impressionante, despontando os mais variados dispositivos portáteis começando pelo smartphone e seguindo para alguns modelos de computadores, tablets, as derivações de aparelhos (x)Pi citando apenas aparelhos tradicionalmente conhecidos.

Conforme os projetos melhoram mais soluções móveis surgem, ancorando uma segunda área muito requisitada atualmente, o ambiente de desenvolvimento de softwares e seus profissionais interessados em ingressar no universo dos sistemas embarcados e softwares que devidamente otimizados funcionam facilmente nestes dispositivos, impressionando e atraindo outras áreas identificando oportunidades visando atender as necessidades que surgem na adoção de dispositivos com essa arquitetura.