Procesadores de bajo consumo: frente a 1

Introducción ARM Bajo Consumo Microarquitectura Intel Atom Bajo Consumo Microarquitectura Comparativa Bibliografía Conclusión Índice 2

ARM Juego de instrucciones y microarquitectura licenciables. Basados en diseño mínimo. 1987: ARM2 … 2009: Cortex-A9 3

Bajo consumo en el ARM Diseño mínimo Bajo número de transistores Ejecución condicional elimina el predictor de salto Cauce constante de ejecución Pocos accesos a memoria Frecuencias 30 MHz – 1 GHz. Concepción desde la nada Empresa dedicada a microcontroladares 4

Microarquitectura del ARM (1/2) Tipos Arquitecturas v1 a v4 3 etapas de pipeline Desplazador integrado en la ALU Tamaño de istrucciones constante: 32 bits Cauce constante Instrucciones condicionales 5 loop CMP Ri, Rj; SUBGT Ri, Ri, Rj; SUBLT Rj, Rj, Ri; BNE loop

Microarquitectura del ARM (2/2) Modo Thumb Arquitecturas v4 en adelante Instrucciones de 16 bits Código muy denso Eliminación de códigos condicionales y acceso a la mitad de los registros de la maquina. Menos flexibilidad Mucho menos gasto de memoria y de energía Modo Thumb2 Arquitectura v7 Instrucciones de 16 y 32 bits Flexibilidad parecida a la del modo full, Gasto de memoria parecido al del modo Thumb 6

Intel Atom Linea de procesadores de baja potencia de Intel En producción desde 2008 Arquitecturas Silverthorne (menor) y Diamondville (mayor) 7

Bajo Consumo en el Intel Atom (1/2) Concepción desde grandes procesadores Disminución de las frecuencias Eliminación o simplificación de bloques innecesarios Simplificacion del juego de instrucciones Sistema de estados de bajo consumo Característica principal de los Intel para el ahorro de potencia Hardware adicional para controlar el estado de consumo de potencia del procesador Instrucciones en la bios para cambiar el estado 8

Bajo Consumo en el Intel Atom (2/2) Diagrama de estados de bajo consumo 9 C0: normal C1 (ambos): ejecución normal sin extras C2: Solo monitoriza bus de memoria e interrupciones C4: Solo se mantiene el contexto Actualmente existe otro estado de menor consumo incluso.

Microarquitecturas del Intel Atom (1/2) Usan el juego de instrucciones CISC x86 de 32 bits Internamente se traducen a microcódigo RISC Pipeline de 16 etapas 10

Microarquitecturas del Intel Atom (2/2) Cauce de 2 vias 2 instrucciones por ciclo Tecnología hiperthreading de 2 hilos para aprovecharla Ejecución en orden y no especulativa Predicción de saltos 11

Comparativa (1/4) Tamaños El mínimo alcanzado por los Atom hasta la fecha es de 25 mm 2 con tecnología de 45 nm. Los ARM7TDMI tienen un mínimo de tamaño de 0.18 mm 2 con tecnología de 90 nm. Los Cortex-8A tienen áreas de hasta 6 mm 2 con tecnologías de 65 nm 12 ARM7TDMI Cortex-8A Intel Atom

Comparativa (2/4) Frecuencias 13 ARM7TDMI MHz Cortex-A MHz Intel Atom1-1.8 GHz

Comparativa (3/4) Consumo de potencia En condiciones típicas 14 ARM7TDMI mW Cortex-A mW Intel Atom1-13 W

Comparativa (4/4) Rendimiento Según benchmarks de EEMBC para los ARM y de spec para el Atom 15 ARM7TDMI DMIPS Cortex-A DMIPS Intel Atom DMIPS

Conclusión (1/2) No son el mismo tipo de procesadores Los ARM son de bjo consumo real (dispositivos empotrados, móviles, …) Los Atom son una gama de baja potencia de Intel En iguales condiciones ARM7TDMI tendría problemas para ejecutar código multimedia Cortex-8A, podría ejecutar cualquier software actual con un consumo bajo Atom, mejora el con mucho consumo extra de potencia 16

Conclusión (2/2) El Cortex-8A es más eficiente. Sin embargo... Atom pensado inicialmente para propósito general Cortex-8A es una optimización de una arquitectura embebida puede haber variaciones en la compilación y ejecución que aumenten la mejora de rendimiento. 17

Bibliografía en.wikipedia.org/ Yeray Hernandez Suarez, Intel Atom (presentación para la asignatura Microprocesadores para Comunicaciones),