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ARM y sus negocios con otras empresas

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Hace unos días asistimos a la presentación del primer procesador ARM de 64 bits que pisará el mercado, el cual en este caso viene de la mano de apple en su nuevo iPhone 5s. Hace unas semanas comenté un poco de pasada en el artículo que trataba del big.LITTLE algunas características de los futuros cortex a53 y a57 de ARM que se esperan para el año que viene, los cuales también son de 64 bits.

Las preguntas que mucha gente se ha hecho son: ¿Cómo es posible que apple se haya adelantado? ¿Qué diseños usa apple? ¿Qué pasa con las otras empresas que usan procesadores ARM? ¿Tiene apple un trato preferencial con ARM o algo por el estilo? Que es que ARM es open source (he de reconocer que este último comentario me dejó roto, sobre todo porque estaba dentro de un párrafo de estos pseudo-gafapasta intentando hacerse el entendido)

Algunas otras preguntas que se ha hecho la gente derivan de estas. El problema que he visto con este tema (y con otros ligados a los procesadores ARM, Krait y demás) es que hay muchos que tienen un cacao mental bastante serio con este tema y además esa gente suele ser la que intenta dar explicaciones a otros que simplemente quieren saber por curiosidad. Al final lo único que se consigue es que esa bola de “cacaos mentales” se acabe haciendo cada vez mayor. Yo soy de esos que piensan que una de las grandes ventajas de internet es que puede escribir cualquiera, pero que a la vez uno de los grandes problemas de internet es precisamente, que puede escribir cualquiera. Los cacaos mentales derivados de los 64 bits los dejaré para otro artículo, porque también tienen su miga. Ahora me gustaría centrarme en las diferentes formas que las empresas tienen para trabajar con ARM en base a sus necesidades y que hacen que existan estas pequeñas diferencias entre lo que hace apple, samsung, qualcomm…

Una cosa que hay que entender de ARM es que es una empresa que no fabrica ni un solo procesador. Es lo que se conoce como “fabless”. Esta es una situación bastante común en la industria tecnológica. De hecho compañías como Nvidia siempre han sido fabless y confían en otras empresas como TSMC o GlobalFoundries para que les fabriquen sus diseños. Aunque hay que hacer un pequeño matiz dentro de esta clasificación de fabless y es que aunque Nvidia no fabrique procesadores, sí los saca bajo su propia marca. ARM no llega ni a eso. Simplemente se limita a diseñar cosas. No vende ningún producto final físico bajo la marca “ARM”.

Lo que hace ARM es diseñar unas IP ( arquitectura del set de instrucciones, microprocesador, procesador gráfico, interconexiones, cachés…) y los va licenciando a las empresas que quieran. Esas empresas tomarán esos diseños y harán un paso final, que es pasarlo a su forma final en un chip de silicio. Estas compañías pueden a su vez ser fabless y mandar a otras como TSMC construir esos diseños finales, o ser propietarias de fábricas propias en las que hacer sus productos basados en ARM como es el caso de NEC-Renesas o Samsung.

El caso totalmente contrario a todo esto es Intel (estos usan x86, no ARM pero quería poner un ejemplo de lo contrario), la cual lleva desde hace muchos años el planteamiento de “yo me lo guiso, yo me lo como”. Intel se hace sus propias microarquitecturas, Intel se trabaja sus propios métodos para pasar esos diseños a fábrica y es Intel la que en sus propias fábricas se hace sus productos finales y los acaba sacando al mercado bajo su propia marca. Esto tiene como desventaja que es necesaria una inversión brutal en i+d pero a cambio permite tener mayores márgenes en tus productos y no depender del estado de los procesos de fabricación de terceros para sacar procesadores al mercado en según qué condiciones.

Después de esta “breve” introducción, vamos a ver cómo trabaja ARM y cómo trabajan a consecuencia de esto muchas otras empresas del sector tecnológico.

ARM a grandes rasgos trabaja con tres tipos de licencias: POP, procesador y arquitectura.

  • La licencia de procesador es la que permite a un licenciatario utilizar un microprocesador o una GPU que ARM ha diseñado. En esencia no puedes cambiar ese diseño pero sí tienes margen para implementarlo como quieras. En el caso de Samsung, que utiliza este tipo de licencia, puede usar los cortex a7 y cortex a15 pero es samsung la que ha decidido ponerlos en plan big.LITTLE. Por parte de ARM recibe unas pequeñas directrices pero es samsung la encargada de acabar el diseño para encontrar la relación óptima entre rendimiento, eficiencia energética y demás para luego pasarlo a fábrica.
  • El POP (processor optimization pack) es un nivel de licencia superior a lo comentado en el punto anterior. ARM no solo te licencia el diseño de un procesador o de una GPU, si no que ARM te hace el trabajo de optimizar ese diseño en temas de rendimiento y eficiencia de cara a un proceso de fabricación concreto, con un tipo de transistores concreto, en una fábrica concreta.
POP cortex a12
Ejemplo de POP cortex a12 para TSMC 28nm hpm
  • Y como tercera opción está la de arquitectura. ARM te licencia una de sus arquitecturas como puede ser ARMv7 o ARMv8 ( esta última es la de 64 bits, que apple habrá usado para su nuevo a7) y eres libre para implementarla como quieras. Esto es lo que utilizan qualcomm con sus Scorpion y sus Krait, o apple con sus Swift del a6 o sus de momento sin nombre Cyclone del a7. Estos microprocesadores son compatibles con la arquitectura del set de instrucciones (ISA) de ARM. Los de ARM simplemente se encargan de pasarte ciertas pruebas para comprobar que tu propio diseño es compatible con su ISA, pero es responsabilidad tuya hacerte tus propios diseños, probarlos, testearlos, hacer el POP y buscar un modo de fabricarlos.

Derivando de esto, voy a explicar brevemente unos cuantos de estos cacaos mentales que hay circulando por intenet para ver si los aclaro un poco.

  • Los Krait de qualcomm son cortex a15: Falso. Son diseños propios de qualcomm porque esta compañía tiene la licencia de arquitectura, no la de procesador. Decir que un krait es un cortex a15 porque los dos sean ARM es tan absurdo como decir que los procesadores de AMD son Intel porque ambos son x86.
  • Los Krait de qualcomm son modificaciones del cortex a15: Falso. ARM no deja modificar sus diseños hasta ese punto, porque para eso está la licencia de arquitectura
  • El apple a7 seguramente sea un cortex a57: Probablemente falso. Seguramente sea un diseño propio de apple, como en su día fue el swift del apple a6. Y por cierto, por las mismas razones que con qualcomm, los swift ni son cortex a15 ni están basados en el cortex a15.
  • ARM es open source: Falso. Que a ARM le guste poner diagramas así sencillitos por internet para explicar algunas cosas no quiere decir que sus diseños en profundidad estén al alcance de todos de una forma libre. Que los diseños de ARM los usen otras empresas no es porque sean diseños libres, si no porque ARM licencia esos diseños.

Algunas de estas equivocaciones, como la de decir que los krait son cortex a15 vienen dadas porque su rendimiento es bastante cercano y porque hay cosas que las tienen diseñadas de una forma parecida. Esto simplemente es porque ninguna compañía en su sano juicio se va a poner a reinventar la rueda, y además cuando el ISA tiene que ser compatible pues….

Por lo tanto, ¿Por qué apple ha sacado al mercado un procesador de 64 bits antes que el resto? Por la misma razón por la que qualcomm sacó al mercado sus krait antes que los cortex a15 siendo estos cercanos en rendimiento. El hacer sus propios diseños con la licencia de arquitectura les permite llevar tiempos de desarrollo distintos y sus lanzamientos no tienen por qué estar ligados a los anuncios que haga ARM sobre diseños o POP concretos. Y bueno, ni apple ni qualcomm son empresas que tengan un trato preferencial. Simplemente tienen más dinero para invertir en diseños propios y en su día decidieron arriesgarse, con las ventajas e inconvenientes que supone la licencia de arquitectura. Que otras como samsung hayan anunciado ahora que están trabajando en sus SoC de 64 bits es simplemente porque los cortex a57 y a53 se esperan para el año que viene, y al tener samsung una licencia de procesador, pues es lo que hay.

2 thoughts on “ARM y sus negocios con otras empresas

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