Cosa rende i chip basati su ARM relativamente efficienti dal punto di vista energetico, e qual è il trade-off per il consumo di energia?

Ci sono quattro caratteristiche progettuali che danno ai processori ARM la maggior parte delle loro prestazioni per watt rispetto ai processori x86: sono più lenti, più piccoli, passano più tempo a dormire, e non hanno un mucchio di roba vecchia da supportare (circa 1970). Il risultato è che c'è meno hardware a generare calore, ma i binari sono più grandi.

1. Sono più lenti: Dato che il funzionamento a basso consumo è di solito più importante delle prestazioni grezze, si possono usare transistor a bassa velocità, che offrono una migliore dispersione di corrente e una tensione minima inferiore. Il risultato è una parte significativamente più bassa, nonostante l'uso di una tecnologia di fabbricazione che è in ritardo di una o due generazioni rispetto al moderno x86.
2. Sono più piccoli: Vengono usati meno transistor, in parte perché ARM è un'architettura RISC (Reduced Instruction Set Computing). Questo significa che le grandi operazioni sono processate in piccoli, semplici, pezzi, a spese di più codice macchina (questo non rende la vita dei programmatori più difficile, a meno che non usino un compilatore). Questo significa che ARM ha meno parti monouso che succhiano energia quando non vengono usate, e sono più piccole/meno costose.
3. Possono andare a dormire: Alcuni moderni processori ARM hanno un design core senza clock; il processore risparmia energia fermando il core finché non riceve istruzioni per fare qualcosa (guidato da interrupt, dall'esterno). X86, attualmente, supporta solo la riduzione della frequenza del core per operare a una tensione più bassa, e lo spegnimento delle parti periferiche del processore.
4. Legacy minima: Il set di istruzioni è semplice, versatile, minimamente esoterico, e probabilmente rimarrà tale; l'estensione del set di istruzioni viene fatta attraverso co-processori con cui si interagisce come con la memoria.

Ad essere onesti, i progettisti di x86 hanno realizzato enormi guadagni di efficienza negli ultimi 10 anni guidando lo sviluppo di nuove tecniche per la fabbricazione di transistor a basso consumo, e adottando un design RISC-like core. I moderni processori x86 sono essenzialmente un core RISC in un involucro CISC (Complex Instruction Set Computing). Il consumo di energia per le future generazioni di processori x86 e ARM inizierà a differire sempre meno; il supporto legacy x86 occupa pochissimo spazio reale a questo punto; poiché ARM viene spinto a competere direttamente con x86, i livelli di tensione/potenza possono migrare verso l'alto per aumentare le prestazioni dei transistor.