Guía: Arquitecturas ARM y principales SoCs del mercado

El enorme crecimiento que han tenido los smartphones y otros dispositivos similares, como las tablets, por ejemplo, ha dado pie a una fuerte expansión de las arquitecturas ARM, que son utilizadas para la creación de procesadores que diferentes fabricantes personalizan e incorporan en lo que se conoce como SoC, siglas en inglés de «System on a Chip».

A pesar de su popularidad todavía hoy se sigue haciendo referencia a ellos como «procesadores», algo totalmente incorrecto, ya que dentro de un SoC hay mucho más que una CPU, un detalle que debemos tener claro desde el principio para poder hablar de ellos con propiedad.

Dado que hoy por hoy es posible encontrar una gran cantidad de SoCs y de arquitecturas ARM hemos creído que sería interesante hacer esta guía, en la que os explicaremos los detalles clave de las principales arquitecturas que se utilizan actualmente y os mostraremos las diferentes versiones que incorporan los chips más importantes y populares.

Todo esto tiene un objetivo claro, y es que la próxima vez que vayáis a renovar vuestro smartphone o tablet y os hablen de sus especificaciones conozcáis mejor las particularidades del SoC que monta y si el mismo se ajusta a vuestras necesidades.

Sin más entramos en materia, y como siempre os invitamos a dejar cualquier duda en los comentarios.

Entendiendo mejor qué es un SoC y por qué es importante

Podemos definir un SoC como un encapsulado que parece un chip único, pero que en su interior agrupa una serie de elementos vitales para el funcionamiento de un equipo o sistema, entre los que se pueden incluir por lo general los siguientes:

• Procesador o CPU.
• Unidad gráfica o GPU.
• Controlador de memoria principal o RAM.
• Chip DSP.
• Memoria RAM y memoria NAND Flash para almacenamiento.
• Módulos de conexión inalámbrica.

Los elementos expuesto son orientativos, ya que cada SoC puede ser más o menos completo y contar con otros componentes, pero nos sirve para hacernos una idea de su importancia, y es que como vemos el SoC contiene prácticamente todo lo necesario para poder crear y dar vida a un concreto dispositivo, y determinará su potencia y capacidades.

Diferentes arquitecturas ARM

Del punto anterior podemos deducir que no todos los SoCs son iguales, y en este sentido las distintas arquitecturas ARM juegan un papel muy importante, ya que son la solución mayoritaria a la hora de desarrollar la CPU que formará parte del mismo.

Obviando las variantes que han sido abandonadas al quedar obsoletas hoy podemos encontrar las siguientes arquitecturas:

ARMv7-A

Estamos ante un modelo de 32 bits que ha servido para crear soluciones muy potentes, aunque con el salto a los 64 bits han quedado relegadas a un segundo plano y se mantienen sobre todo en productos donde lo que prima es el bajo consumo.

A continuación resumimos las variantes más importantes que han salido de esta arquitectura:

• Cortex-A7: son núcleos de bajo consumo y potencia que ofrecen una excelente relación rendimiento-consumo, muy utilizados en bloques secundarios junto a otros núcleos más potentes (configuraciones big.LITTLE). Se mantienen sobre todo en gadgets de vestir, como relojes inteligentes, por ejemplo.
• Cortex-A9: fue una solución muy utilizada en terminales tan famosos como el Galaxy SII y el Galaxy SIII, gracias a su buen nivel de rendimiento, pero han sido superados tanto en eficiencia como en rendimiento.
• Cortex-A15 y A17: ambos han sido la última revisión que lanzó ARM dentro de su gama de soluciones de 32 bits. Los dos ofrecen un excelente nivel de rendimiento y fueron utilizados incluso por fabricantes como Apple para la creación de sus SoCs personalizados, pero el salto a los 64 bits supuso su abandono.

ARMv8-A

Supone el salto a los 64 bits y es la más utilizada actualmente, ya que integra soluciones versátiles que permiten crear SoCs equilibrados tanto en consumo como en rendimiento, sobre todo gracias a la combinación de diferentes variantes en configuraciones multicluster (big.LITTLE).

Os detallamos de forma sencilla las tres variantes más importantes:

• Cortex-A53: podríamos definirlos como «el equivalente» a los Cortex-A7 pero en 64 bits, una asimilación que no debéis tomar de forma literal, ya que sólo nos sirve para entender mejor qué posición ocupan. Son núcleos de bajo consumo que ofrecen un buen nivel de rendimiento, pero están por debajo de las otras dos variantes que veremos a continuación, así que se utilizan sobre todo en smartphones y tablets económicos y como segundo módulo de bajo consumo en CPUs con estructura big.LITTLE.
• Cortex-A57: son soluciones de alto rendimiento aunque su consumo es mayor que el de los Cortex-A53. Actualmente se encuentran en productos de gama alta, como por ejemplo el Xperia Z5 de Sony, aunque suelen ir combinados normalmente con los núcleos Cortex-A53 para mejorar la eficiencia conjunta del SoC en el que se integran.
• Cortex-A72: es una importante revisión que evoluciona desde los núcleos Cortex-A57. En teoría mejoran el rendimiento, el consumo y permitiendo diseños más pequeños al ocupar una menor superficie dentro del encapsulado. La realidad es que no marcan una mejora sustancial en rendimiento bruto, pero sí en consumo y reducción de costes.

Un vistazo a fondo a los principales SoCs del mercado

Ahora que entendemos mejor cada arquitectura ARM y sus derivados estamos en condiciones de repasar los principales SoCs que podemos encontrar actualmente en el mercado, desde una perspectiva centrada en su CPU y proceso de fabricación.

Esto os será de gran ayuda, ya que tendréis más clara la distancia que separa a uno y otro SoC a nivel de rendimiento CPU y os servirá de base para elegir dispositivos que se ajusten mejor a vuestras necesidades.

Qualcomm

• Snapdragon 810: CPU de ocho núcleos dividida en dos módulos de cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en Cortex-A57, el segundo de bajo consumo basado en Cortex-A53. Fabricado en 20nm.
• Snapdragon 808: CPU de seis núcleos dividida en dos módulos de dos y cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en dos núcleos Cortex-A57, el segundo de bajo consumo basado en cuatro núcleos Cortex-A53. Fabricado en 20nm.
• Snapdragon 620: CPU de ocho núcleos dividida en dos módulos de cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en Cortex-A72, el segundo de bajo consumo basado en Cortex-A53. Fabricado en 28nm.
• Snapdragon 618: CPU de seis núcleos dividida en dos módulos de dos y cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en dos núcleos Cortex-A72, el segundo de bajo consumo basado en cuatro núcleos Cortex-A53. Fabricado en 28nm.
• Snapdragon 615: CPU de ocho núcleos dividida en dos módulos de cuatro núcleos cada uno. Primer módulo basado en Cortex-A53 a alta frecuencia de trabajo, el segundo de bajo consumo basado en Cortex-A53 a menor frecuencia de trabajo. Fabricado en 28nm.
• Snapdragon 410: CPU de cuatro núcleos basados en Cortex-A53. Fabricado en 28nm.
• Snapdragon 400: CPU con hasta cuatro núcleos basados en Cortex-A7. Fabricado en 28nm.
• Snapdragon 210: CPU con hasta cuatro núcleos basados en Cortex-A7. Fabricado en 28nm.

Otros SoCs a tener en cuenta

• Exynos 7420: solución desarrollada por Samsung. CPU de ocho núcleos dividida en dos módulos de cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en Cortex-A57, el segundo de bajo consumo basado en Cortex-A53. Fabricado en 14nm.
• Exynos 5533: desarrollado también por Samsung. CPU de ocho núcleos dividida en dos módulos de cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en Cortex-A57, el segundo de bajo consumo basado en Cortex-A53. Fabricado en 20nm.
• MT6795: solución de MediaTek. CPU de ocho núcleos dividida en dos módulos de cuatro núcleos cada uno. Primer módulo de alto rendimiento basado en Cortex-A57, el segundo de bajo consumo basado en Cortex-A53. Fabricado en 28nm.
• MT6735: también de MediaTek. CPU de cuatro núcleos Cortex-A53. Fabricado en proceso de 28nm.
• Apple A8: desarrollado por Apple. CPU de doble núcleo personalizada y mejorada sobre la base de los Cortex-A57. Fabricado en 20nm.
• Apple A9: último SoC que ha presentado Apple. Mantiene la CPU de doble núcleo personalizada y mejorada sobre la base de los Cortex-A57. Fabricado en 16nm y 14nm.

Más información: Guías MuyComputer.