¿Qué es ARM64?

Comprender la arquitectura ARM

Antes de sumergirnos en ARM64, establezcamos una base. ARM son las siglas de Advanced RISC Machine, un tipo de arquitectura de procesador conocida por su eficiencia y por centrarse en la Computación de Conjunto de Instrucciones Reducido (RISC). Los procesadores RISC dan prioridad a un conjunto más reducido de instrucciones más sencillas, lo que se traduce en un menor consumo de energía y un tamaño de chip más reducido. Esto los hace ideales para dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas, donde la duración de la batería y la portabilidad son cruciales.

La propia arquitectura ARM engloba una amplia familia de conjuntos de instrucciones, con variaciones que responden a diferentes requisitos de rendimiento y potencia. Tradicionalmente, los procesadores ARM funcionaban en modo de 32 bits, lo que limitaba la cantidad de memoria que podían direccionar y el tamaño de los datos que podían manejar. Aquí es donde entra en escena ARM64.

El auge de ARM64: La informática de 64 bits

Introducido en 2011 con la arquitectura Armv8-A, ARM64 representa el estado de ejecución de 64 bits dentro de la familia ARM. Este cambio supuso un importante salto adelante que permitió a los procesadores ARM:

• Direccionamiento de más memoria: Con el direccionamiento de 64 bits, los procesadores ARM64 pueden gestionar cantidades de memoria significativamente mayores que sus homólogos de 32 bits. Esto se traduce en una multitarea más fluida, la gestión de archivos de mayor tamaño y la ejecución de aplicaciones más complejas.
• Procese datos más grandes: La capacidad de trabajar con datos de 64 bits permite realizar cálculos más precisos y manipular conjuntos de datos complejos. Esto es especialmente beneficioso para campos como la informática científica, el análisis de datos y los gráficos de alta fidelidad.
• Seguridad mejorada: ARM64 incorpora funciones de seguridad adicionales como la aleatorización de la disposición del espacio de direcciones (ASLR) y el etiquetado de memoria, lo que dificulta que el software malicioso aproveche las vulnerabilidades.

Estas ventajas impulsaron a ARM64 más allá del ámbito de los dispositivos móviles. Hoy en día, se está abriendo camino cada vez más en:

• Portátiles y ordenadores de sobremesa: Varios fabricantes ofrecen ahora portátiles y ordenadores de sobremesa con procesadores ARM64. Estos dispositivos ofrecen una duración de batería impresionante y suelen destacar en tareas como la navegación web, la productividad ofimática y el consumo multimedia.
• Servidores: La eficiencia y escalabilidad de los procesadores ARM64 los hacen atractivos para aplicaciones de servidor, sobre todo en entornos de computación en nube, donde el consumo de energía es una de las principales preocupaciones.
• Internet de las cosas (IoT): Los bajos requisitos de consumo de los procesadores ARM64 los hacen ideales para alimentar diversos dispositivos conectados en el panorama de IoT, desde electrodomésticos inteligentes hasta wearables.

Más allá de lo básico: Explorando los aspectos técnicos de ARM64

Para los que tengan conocimientos técnicos, profundicemos en los entresijos de ARM64:

• Arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA): ARM64 utiliza el conjunto de instrucciones AArch64, que proporciona una gama más amplia de instrucciones en comparación con su predecesor de 32 bits. Esto permite una ejecución más eficiente de tareas complejas.
• Registros: ARM64 cuenta con 31 registros de propósito general, cada uno de 64 bits de ancho. Esto permite al procesador almacenar y manipular grandes cantidades de datos simultáneamente, lo que mejora el rendimiento.
• Gestión de memoria: ARM64 ofrece varias funciones de gestión de memoria, como la memoria virtual y las unidades de protección de memoria, que mejoran la estabilidad y seguridad del sistema.
• Extensiones: La arquitectura AArch64 puede ampliarse aún más con conjuntos de instrucciones opcionales como NEON para operaciones SIMD (Single Instruction, Multiple Data) y Scalable Vector Extensions (SVE) para cargas de trabajo aún más intensivas.

ARM64 frente a x86-64: Historia de dos arquitecturas

Aunque ARM64 está ganando impulso, la arquitectura x86-64, otra arquitectura de 64 bits, ha sido durante mucho tiempo la dominante en el ámbito de los ordenadores personales. He aquí una breve comparación:

Característica	ARM64	x86-64
Filosofía del diseño	RISC (conjunto reducido de instrucciones)	CISC (Complex Instruction Set Computing)
Consumo de energía	Generalmente inferior	Generalmente superior
Conjunto de instrucciones	AArch64	x86-64
Registros	31 registros de propósito general de 64 bits	Varía en función de la generación del procesador
Aplicaciones comunes	Dispositivos móviles, ordenadores portátiles, servidores (emergentes)	Ordenadores de sobremesa, portátiles y servidores (dominante)

El panorama del software y el desarrollo para ARM64

Uno de los principales retos para la adopción de ARM64, sobre todo fuera del ámbito móvil, es el ecosistema de software. Tradicionalmente, la mayoría de las aplicaciones de software se han desarrollado y optimizado para procesadores x86-64. Esto significa que los dispositivos ARM64 podrían no tener versiones nativas de todo el software deseado, o las versiones disponibles podrían no funcionar tan bien como sus homólogos x86.

Sin embargo, el panorama evoluciona rápidamente. Veamos cómo se está adaptando el ecosistema de software a ARM64:

• Desarrollo nativo: Los desarrolladores de software están portando cada vez más sus aplicaciones a ARM64 para aprovechar las capacidades de la arquitectura. Esto permite obtener un rendimiento y una eficiencia de la batería óptimos en los dispositivos ARM64.
• Emulación: Las técnicas de emulación permiten ejecutar aplicaciones x86-64 en procesadores ARM64. Aunque no es lo ideal debido a la posible sobrecarga de rendimiento, la emulación salva las distancias y garantiza una mayor compatibilidad de software para los usuarios de ARM64.
• Computación en nube: Las aplicaciones y servicios basados en la nube a menudo se ejecutan en servidores con diferentes arquitecturas de procesador. Esto las hace agnósticas a la arquitectura del dispositivo del usuario, incluido ARM64.

He aquí algunos aspectos adicionales a tener en cuenta en relación con el desarrollo de software ARM64:

• Herramientas de desarrollo: La disponibilidad de herramientas de desarrollo robustas y compiladores diseñados específicamente para ARM64 es crucial para la creación eficiente de software. Afortunadamente, grandes empresas como Microsoft, Google y la propia ARM están desarrollando y respaldando activamente herramientas de desarrollo para ARM64.
• Lenguajes de programación: Los lenguajes de programación modernos suelen ser agnósticos con respecto a la arquitectura, lo que significa que el propio código puede compilarse para ejecutarse en diferentes arquitecturas, incluida ARM64. Esto simplifica el desarrollo para ARM64, ya que los desarrolladores pueden aprovechar su código base existente.

El futuro de ARM64: Un camino prometedor

El futuro de ARM64 parece prometedor. Varios factores contribuyen a su dominio potencial:

• Mejoras de rendimiento: Los diseñadores de chips ARM innovan constantemente, ampliando los límites del rendimiento y manteniendo la eficiencia. Esto hace que los procesadores ARM64 sean cada vez más competitivos frente a sus homólogos x86.
• Eficiencia de la batería: La filosofía de diseño de bajo consumo de ARM sigue siendo una ventaja clave, sobre todo para dispositivos móviles y portátiles en los que la duración de la batería es una de las principales preocupaciones.
• Crecimiento del ecosistema de software: Como ya se ha comentado, el ecosistema de software para ARM64 se está expandiendo rápidamente. Con el apoyo continuado de desarrolladores y gigantes tecnológicos, la compatibilidad no hará sino mejorar.
• Aplicaciones emergentes: El auge de tecnologías como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático depende en gran medida de una potencia de procesamiento eficiente. El enfoque de ARM en las capacidades de aprendizaje automático a través de tecnologías como los procesadores ML (MLP) hace que ARM64 esté bien posicionado para estos campos emergentes.

He aquí algunas áreas potenciales en las que ARM64 puede tener un impacto significativo en el futuro:

• Teléfonos y dispositivos móviles plegables: La creciente complejidad y funcionalidad de los dispositivos móviles hacen que la eficiencia energética y el rendimiento de ARM64 sean ideales para alimentar la próxima generación de smartphones y dispositivos plegables.
• Ordenadores siempre conectados: El concepto de PC siempre conectados que priorizan la duración de la batería encaja perfectamente con los puntos fuertes de los procesadores ARM64.
• Juegos en la nube: La capacidad de los procesadores ARM64 para manejar un procesamiento gráfico exigente los hace idóneos para los servicios de juegos en la nube, donde la potencia de procesamiento se suministra a distancia.

Conclusión: ARM64: una fuerza a tener en cuenta

En conclusión, ARM64 no es sólo una evolución de la arquitectura ARM; representa un cambio significativo en la informática. Su capacidad para ofrecer un rendimiento excepcional manteniendo la eficiencia energética la convierte en una opción convincente para una amplia gama de dispositivos, desde aparatos móviles a potentes servidores. A medida que el ecosistema de software siga madurando y los desarrolladores aprovechen el potencial de ARM64, podemos esperar que esta arquitectura desempeñe un papel aún más destacado en la configuración del futuro de la informática.