Le prestazioni di un processore ARM possono eguagliare quelle di un processore x86 in futuro?

Se si confrontano entrambe le ISA, ARM ha alcuni chiari vantaggi che possono consentire migliori prestazioni.

Considera x86. Una singola istruzione può essere lunga da 1 a 15 byte. I processori moderni non decodificano un'istruzione alla volta, ma più di una in un singolo ciclo. Il problema è che se non sai quanto sono lunghe le istruzioni, allora è molto difficile decodificare più di una. Le moderne CPU Intel possono decodificare 4 istruzioni allo stesso tempo. Questo limita fortemente il numero di istruzioni su cui la CPU può lavorare alla volta ed è un collo di bottiglia importante. Decodificare una sola istruzione in più è esponenzialmente più difficile. È abbastanza sicuro dire che 4 è il limite.

Considera ARM. Tutte le istruzioni sono lunghe 16 o 32 bit (2 o 4 byte). Non si mischiano, o si decodificano istruzioni a 32 bit o istruzioni a 16 bit, e c'è un'istruzione per cambiare modalità. Questo significa che sapete sempre quanto sono lunghe le istruzioni. Per decodificare n istruzioni, hai solo bisogno di n decodificatori, senza indovinare dove finisce un'istruzione e ne inizia un'altra. Apple ha appena rilasciato i suoi portatili basati su M1, che possono decodificare ben 8 istruzioni allo stesso tempo. Quel chip può elaborare fino a 8 istruzioni ogni ciclo (con alcune limitazioni). Chissà, in futuro, qualcuno potrebbe fare una CPU ARM ancora più ampia, non c'è un limite intrinseco imposto dall'ISA.

Ovviamente, c'è molto di più di quanto sia ampia una CPU. Il punto è che l'ISA ARM è intrinsecamente più facile da decodificare. A condizione che tutte le altre parti della CPU siano equivalenti, una CPU ARM dovrebbe essere in grado di battere una CPU x86 nelle prestazioni grezze e nel consumo di energia. Apple è chiaramente in testa qui, ma mi aspetto che altri produttori di CPU ARM mettano insieme qualcosa nei prossimi anni.