ARM vs x86

FOSO NP02

X86 vs ARM

Especialistas x86:
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Ángel Gómez Aguado

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Mario San Millán Villamediana

Especialistas ARM:
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Víctor Placer Castro

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Carlos Marcos Miguel
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

La arquitectura ARM (Advanced RISC Machine) es una arquitectura RISC
(Reduced Instruction Set Computer) con una serie de características básicas:
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Se trata de unaarquitectura de carga y almacenamiento (Load-Store): las
operaciones son registro a registro y están separadas de los accesos a
memoria, que son llevados a cabo por las instrucciones de carga y
almacenamiento. El banco de registros uniforme, compuesto por 37
registros (16 disponibles) de 32 bits.

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Las instrucciones tienen un tamaño fijo de 32 bits y se ejecutan en un
ciclo de reloj. Sonconceptualmente simples.

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ARM dispone de dos modos de funcionamiento: ARMI, en el se trabaja
con instrucciones rápidas y potentes que ocupan 4 bytes y THUMB, que
trabaja con instrucciones de 16 bits con el propósito de reducir la
cantidad de código.

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Asimismo, dispone de siete modos de operación: User Mode (modo
normal para la ejecución de programas), FIQ (interrupción de altaprioridad), IRQ (interrupción de baja prioridad), Supervisor (modo
protegido para sistemas operativos), Abort (gestiona violaciones en los
accesos a memoria), Undef (gestiona instrucciones indefinidas) y System
(emplea los mismos registros que User, se trata de un modo privilegiado).

Por otro lado, la arquitectura IA32, también conocida como x86, está basada
en CISC (Complex Intruction SetComputer). Aquí algunas características de
esta arquitectura:
- Es un tipo de arquitectura de computadoras que permite el uso de un
gran número de instrucciones, lo que permite poder realizar una gran
cantidad de operaciones complejas con operandos que se encuentran en
la memoria y registros internos. La arquitectura de IA32 nos ofrece un
total de 16 registros básicos para la ejecución de programas.-

Este gran número de operaciones causa un gran consumo de energía y
la necesidad de más espacio físico, pero a cambio simplifica la estructura
de programación. La longitud de las instrucciones varía.

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Permite direccionar hasta 4 GB de memoria. Sin embargo, las últimas
evoluciones de estar arquitectura hacen posible un direccionamiento de
hasta 64 Gbytes de memoria física.

-Todos estos procesadores, contienen instrucciones para poder operar en
coma flotante, por lo que no se necesita un coprocesador adicional.

-

Esta arquitectura cuenta con 3 modos de funcionamiento: Real,
Protegido y Mantenimiento. Al encender el ordenador, se inicia el modo
Real. Posteriormente, cuando comienza a ejecutarse el sistema
operativo, actúa el modo protegido. La arquitecturax86 comienza
entonces con un direccionamiento. En este momento aparece el
segmento de código (CS) que indica al procesador donde se encuentra la
siguiente instrucción y el puntero de instrucción (IP). El modo de
mantenimiento se usa para labores de mantenimiento del sistema
operativo.

En conclusión, el objetivo principal de diseñar dispositivos con arquitectura
ARM es posibilitar lafragmentación y el paralelismo en la ejecución de
instrucciones y reducir los accesos a memoria. Esta simplicidad hace que ARM
presente una gran ventaja sobre x86 en cuanto a consumo de energía y es
ideal para aplicaciones de baja potencia. Por su parte, el objetivo de x86 es la
realización de un gran número de instrucciones complejas. Por ello, una de la
características más importantes de x86 essu gran rendimiento, mucho mayor
que el de ARM y de ahí, su mayor utilización en ordenadores y grandes
dispositivos.
ARQUITECTURA
Comenzamos con una breve reseña historia de la arquitectura ARM: el diseño
comenzó su desarrollo en 1983. Fue un proyecto desarrollado por la empresa
Acorn Computers. Roger Wilson y Steve Furber fueron los precursores del
proyecto. Esta arquitectura fue la...