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O processador é o cérebro de qualquer computador e está em constante evolução para melhorar a eficiência. O design de um processador determina quantas instruções ele pode fazer e com que rapidez e eficiência ele pode executá-las. RISC, RISC-V e ARM são termos usados no design do processador para denotar um tipo de processador que usa um tipo específico de arquitetura de conjunto de instruções (ISA).
Embora não sejam comumente usados em computadores convencionais, esses processadores alimentam smartphones, microcontroladores, computadores de placa única e todos os tipos de dispositivos IoT. Continue lendo para saber mais sobre eles e suas diferenças.
Explicando a arquitetura do conjunto de instruções e RISC
Pode ser difícil entender a diferença entre RISC, RISC-V e ARM se você não souber como as CPUs funcionam e executam o código. Portanto, antes de começarmos a comparar os termos, vamos primeiro falar sobre a arquitetura do conjunto de instruções e como ela difere do que o processador normal do seu computador usa.
Seja um microprocessador, um microcomputador ou um computador de mesa comum, todos os seus processadores usam uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA). Um ISA é a parte do processador que contém todas as instruções básicas que um processador pode executar. Essas instruções são os blocos de construção de um programa de computador. Eles geralmente não são mais complexos do que sua adição e subtração básicas.
Em geral, existem dois tipos de ISA circulando no mercado. São as arquiteturas RISC e CISC. RISC significa Reduced Instruction Set Computer, enquanto CISC significa Complex Instruction Set Computer. Ambas as arquiteturas são predominantes hoje, com x86 (processadores Intel e AMD) sendo o melhor processador utilizando CISC e ARM (processadores Qualcomm e MediaTek) como a arquitetura RISC mais popular.
Basicamente, RISC é uma arquitetura de computador projetada e otimizada para usar menos instruções do que suas contrapartes CISC. Essas poucas instruções e outras tecnologias de otimização usadas na arquitetura RISC permitem que esses tipos de processadores para usar menos energia, tornando-os ideais para smartphones, câmeras, smartwatches e todos os tipos de IoT dispositivos.
O que é ARM?
Estabelecemos que os processadores ARM são algumas das principais arquiteturas RISC do mercado. Então, o que exatamente é o ARM e por que eles são os processadores RISC mais populares?
Antes do RISC-V (sobre o qual falaremos em breve), os processadores baseados em ARM eram a única opção para quem desejava construir um produto eletrônico usando seus próprios processadores personalizados.
Arm (com “rm” minúsculo) Ltda. é uma empresa que projeta e licencia chips para vários fabricantes de hardware, como Apple, MediaTek, Qualcomm e empresas menores como PINE64. Eles usam seu próprio ARM ISA de código fechado para projetar microprocessadores altamente eficientes e system-on-a-chip (SoC). Todos os designs feitos pela Arm são conhecidos como processadores Advanced RISC Machine ou simplesmente processadores ARM (todos em letras maiúsculas).
Além de ser uma das primeiras empresas a vender e customizar designs de chips, a Arm conseguiu ser a designer de chip RISC dominante por causa de suas inovações contínuas com o processador ARM ISA e ARM projetos.
Muito parecido com o APU da AMD, que combina CPU e GPU em uma matriz, os processadores ARM são conhecidos por combinar CPU, GPU, memória, DSP e vários modems em uma única matriz ou chip - isso é chamado Sistema em um Chip (SoC). Essa estreita integração de vários módulos permitiu que os processadores ARM fossem rápidos e eficientes.
O que é RISC-V?
O RISC-V é um ISA de padrão aberto desenvolvido na Universidade da Califórnia, em Berkeley. Este ISA não introduz nenhuma nova tecnologia no mercado, mas muitos especulam que é o futuro dos processadores baseados em RISC. Então, por que é?
O RISC-V ganhou atenção de empresas como Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE e Western Digital. Isso ocorre porque o RISC-V é um ISA de padrão aberto. RISC-V International (uma associação sem fins lucrativos para RISC-V) permite que qualquer pessoa use o RISC-V ISA em seus processadores sem pagar uma taxa.
O melhor do RISC-V é sua capacidade de expandir o conjunto de instruções com base em quaisquer processos que seu chip precise para um determinado produto. O RISC-V só começa com um conjunto de instruções base de 47 instruções. Essas instruções incluem todas as funcionalidades básicas de que um chip precisa para funcionar e realizar tarefas básicas.
Os projetistas estarão livres para escolher quais instruções adicionar ao conjunto básico de instruções para fornecer ao chip todas as funcionalidades de que ele precisa, sem nenhuma funcionalidade extra que não usaria.
Embora o RISC-V ainda seja um ISA relativamente novo, seu potencial para fornecer chips especializados econômicos e altamente eficientes para várias aplicações é o que o torna um ISA especial.
ARM ou RISC V? Qual é melhor?
ARM e RISC-V são ISAs que seguem a filosofia de design RISC, então qual é o melhor?
Para comparar, aqui está a comparação de desempenho entre o processador P670 do SiFive vs. Processador Cortex-A78 da Arm:
Como você pode ver na ilustração, o Cortex-A78 está ligeiramente à frente do P670 em relação ao pico de desempenho single-thread. Embora o Cortex-A78 ganhe em desempenho bruto, o P670 dobra a densidade de computação do Cortex-A78. Isso significa que o processador P670 do SiFive fornece desempenho de thread único de pico comparável ao Cortex-A78, que tem o dobro do tamanho físico do P670.
Nesta comparação, o processador P670 da SiFive vence o Cortex-A78 da Arm por oferecer desempenho de thread único comparável com metade do tamanho. No entanto, você também deve observar que o Cortex-A78 foi lançado em dezembro de 2020 por meio do Vivo X60 e X60 Pro, enquanto o P670 foi anunciado apenas em primeiro de novembro de 2022.
Isso representa uma diferença de cerca de dois anos em termos de pesquisa e desenvolvimento. Os processadores mais recentes da Arm agora rodam no ARMv9 ISA, melhorando significativamente o ARMv8 que o Cortex-A78 usa. Para colocar isso em perspectiva, os processadores ARMv9 mais recentes fornecem desempenho cerca de 30% maior e são 50% mais eficientes em termos de energia.
Portanto, em termos de desempenho bruto, os processadores ARM ainda estão na liderança. Mas com o P670 do SiFive fornecendo o dobro da densidade de computação sobre o Cortex-A78, os processadores RISC-V parecem ter uma vantagem sobre os processadores ARM em relação às tecnologias vestíveis, que se beneficiam muito do uso de tamanhos menores processadores.
RISC, RISC-V e ARM são diferentes arquiteturas de conjuntos de instruções
Em resumo, RISC é uma filosofia de design que usa menos instruções do que você encontraria em um processador de desktop comum como o x86. Ter instruções mais curtas e em menor número permite que os processadores RISC sejam altamente eficientes no consumo de energia.
ARM é um ISA de código fechado baseado em RISC que é licenciado para empresas para seus processadores e SoCs. O ARM ISA permite que Arm projete processadores RISC de alto desempenho como os chips M1 da Apple. Por outro lado, o RISC-V é um ISA de padrão aberto baseado no RISC que qualquer pessoa pode usar para projetar seus próprios chips sem pagar taxas de licença. Sua natureza de código aberto permite que o RISC-V ISA seja modificado e expandido para fazer chips especializados para tarefas específicas.
Embora possa não parecer tão importante, essa competição contínua entre ARM e RISC-V certamente beneficiará todos os consumidores, especialmente quando se trata de dispositivos IoT, microcontroladores, computadores de placa única e dispositivos portáteis, como smartphones e tablets. E quem sabe, com os chips M1 da Apple como prova, os processadores baseados em RISC podem realmente competir com os processadores x86 antes do esperado.
