A Apple anunciou recentemente que vai substituir os chips Intel por processadores próprios fabricados em arquitetura ARM em seus Macs. Essas CPUs prometem maior economia de energia e apresentaram um bom desempenho ao longo do tempo em iPhones e iPads da marca. Além disso, os componentes ARM podem ser considerados os mais comuns do mundo, e já são utilizados não apenas em celulares e tablets, mas também em computadores Windows e até servidores.
ARM é o nome de uma arquitetura – e seu conjunto de instruções de processadores – extremamente popular no mundo inteiro. Só no último trimestre de 2019, um total de 6,4 bilhões de processadores tipo ARM chegaram ao mercado dentro de celulares, tablets, computadores e servidores. Os chips controlam ainda uma infinidade de equipamentos e gadgets, desde o freio ABS de um automóvel até o conjunto de lâmpadas inteligentes de uma casa conectada.
Muito mais do que Intel e AMD, processadores ARM são de longe os mais comuns no mundo, dominando o mercado de semicondutores com características técnicas da tecnologia e o fácil acesso aos direitos de exploração comercial da arquitetura e de suas instruções.
Quem é a ARM?
A ARM Holdings é uma corporação que detém os direitos sobre todas as tecnologias relacionadas a esses tipos de processadores. Mas, diferente do que Intel e AMD fazem, a ARM não fabrica e comercializa chips. A empresa negocia o uso sobre seus designs, permitindo às fabricantes comprarem licenças para desenvolver suas próprias famílias de CPUs.
A Samsung, por exemplo, tem a linha Exynos de componentes ARM, assim como a Qualcomm, com os Snapdragon. A Nvidia é outro exemplo de quem aplica a licença na criação dos processadores Tegra, presentes no Nvidia Shield e também no Nintendo Switch.
O mesmo vale para a Apple, que possui o direito de uso da arquitetura ARM há mais de uma década e vem sucessivamente criando uma série de processadores derivados da tecnologia para seus iPhones e iPads. Esses são apenas nomes fáceis de reconhecer, mas o mercado é cheio de processadores (ou controladores) ARM em produtos de diversos tipos e formatos fabricados por empresas menos conhecidas, como Marvell, Broadcom, AllWinner e assim por diante.
Quais as vantagens e desvantagens do ARM?
Em sua origem, os processadores tipo ARM foram pensados com foco em eficiência: a ideia do primeiro design, lá nos anos 1980, era criar CPUs com menor consumo energético ao processar as instruções.
Qualquer chip, independente de sua natureza, funciona realizando operações matemáticas e movendo dados entre locais de memória o tempo todo. Esse processo é realizado por um conjunto de instruções, mapeamento que instrui a CPU a fazer o que deve ser feito com os dados de acordo com as requisições passadas pelo software em execução. No caso de um processador ARM, essas instruções são reduzidas, o que determina que CPUs do tipo sejam classificadas como tipo RISC (Conjunto de Instruções Reduzido, em inglês).
Como são mais simples, essas ordens consomem menos energia para serem realizadas do que processadores x86 tradicionais. Essas CPUs utilizam padrões complexos (CISC), que acabam refletindo em maior consumo de energia e, consequentemente, maior velocidade. Ou seja: modelos ARM são mais eficientes, enquanto os x86 tendem a ser mais rápidos.
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Dessa forma, os processadores são bastante interessantes para celulares: chips de Apple e Snapdragon têm TDP de 3,5 Watts, ficando bem abaixo de componentes tradicionais – inclusive à frente dos antigos Atom que a Intel sugeriu como alternativa para smartphones. Da mesma forma, as limitações de performance dos ARM acabam explicando porque servidores e workstation mais caros trazem chips Intel Xeon ou AMD Epyc com dezenas de núcleos, e não um ARM.
ARM nos novos Macs e em PCs
A constante evolução das duas arquiteturas tem, no entanto, tornado essas distinções entre as duas abordagens cada vez mais tênues. Isso porque, em geral, processadores ARM podem escalar a níveis de performance que rivalizam com o que de melhor produzem Intel e AMD. Mas os componentes x86 têm enorme dificuldade para operar de forma satisfatória em regimes de baixo consumo de energia.
É essa janela de oportunidade que explica a decisão da Apple de investir em seus próprios processadores para uso nos computadores. Para a maçã, é uma boa oportunidade de expandir o modelo sucesso dos iPhones para os Macs, em que a maçã controla todo o processo de desenvolvimento do produto, desde o software até a CPU em si.
O resultado é um nível de controle e otimização que é simplesmente impossível usando as CPUs x86 que a Intel produz de forma mais genérica, destinadas a atender tanto o que a Apple considera relevante como aquilo que é importante para fabricantes de PCs em geral. A Microsoft também está atenta à possibilidade de usar chips ARM e vem colaborando com a Qualcomm no esforço de trazer a arquitetura para o Windows com o programa Windows on ARM.
O que o processador ARM significa em computadores?
Já existem alguns laptops com Snapdragon rodando Windows no mercado e oferecendo ao usuário bateria para mais de 24 horas. Como usam versões dos processadores de celular, esses laptops também são equipados com o hardware necessário para acessar redes 4G e 5G, em um futuro breve.
Além disso, como esquenta bem menos, o processador ARM, em geral, dispensa coolers e sistemas complicados de refrigeração, em um movimento que deve baratear o processo de design e fabricação do computador.
Mas, ainda assim, há limitações e restrições comuns a quem investe nessa primeira fase dos computadores com ARM. Os softwares interagem com o computador por meio das instruções, e há incompatibilidades fundamentais em relação aos apps voltados para sistemas x86. A Microsoft vem contornando esse problema com emulação, mas os resultados não são ideais: além de um menor desempenho, alguns aplicativos podem simplesmente não funcionar.
A Apple terá de lidar com o mesmo tipo de problema em um primeiro momento. Para isso, a maçã divulgou ferramentas que devem tornar a vida de desenvolvedores mais fácil na hora de criar versões compatíveis com ARM para sistemas macOS. De qualquer forma, os resultados ainda precisam ser vistos na prática para, então, saber até que ponto os apps para Macs com Apple Silicon ficam disponíveis.
Os trunfos da Apple
Se o processo de adoção do ARM no Windows é mais tumultuado, a Apple tem como trunfo seu histórico. Isso porque, em 2006, a decisão de abandonar os PowerPC da IBM em favor dos x86 em seus produtos – curiosamente, também por questões de eficiência e performance – exigiu um cuidadoso processo de migração para a nova plataforma.
Outro aspecto que pode tornar a vida da Apple mais fácil é a possibilidade de oferecer a seus usuários que investirem nos Macs com Apple Silicon a possibilidade de instalar, sem nenhuma restrição, apps criados para iPhones e iPads, algo que não é possível atualmente.
