Por que não existe processador Arm para computador de mesa?

Calebones · 5 de março

Pelo que vi os Arm estão a muitos anos no mercado, mas por algum motivo só existem em dispositivos com bateria, se o processador consegue ser tão potente mesmo sendo menor, consumindo menos energia e esquentando menos, acho estranho ele não ser o padrão no mercado, se fizessem processadores Arm para desktop, provavelmente mais aplicativos seriam construídos para arquitetura Arm e a arquitetura teria bem menos problemas de compatibilidade, como sou leigo queria saber de vocês o porquê disso

Banunin · 5 de março

Já tem uma enxurrada de computadores fracos que mal rodam o próprio sistema, se fossem arquitetura ARM seria basicamente um dispositivo mobile de mesa, então na minha cabeça não faria sentido processadores com Baixo TDP, mas em troca sendo soldado na placa-mãe (como de costume) e com poucas possibilidades de mudança, deixa ARM só pra notes mesmo, e olha que nem gosto disso.

Mascote01 · 5 de março

@Calebones talvez esse vai ser o futuro destino do PCs de mesa, talvez em um futuro muito distante... ou talvez não, mas se você parar pra analisar, por exemplo o processador do Iphone 16 Pro Max, litografia de 2 Nanômetros, é muito pequeno mano, muito pequeno mesmo, então daqui pra mais alguns anos os caras já vão ter processador de 1 nanômetro, ai não vai ter como diminuir mais pra aumentar o desempenho, ai vão ter que criar outra arquitetura que seja mais potente ainda, complicado, eu acho que isso ainda vai demorar um pouco porque o Snapdragon 8 Elite ja tem performance bem maior que o Abionic 18 do Iphone 16 pro max e tem 3 nanômetros se não me engano. você pergunta porque não existe ARM pra desktop, na verdade não é simples assim, Arm é uma família de arquiteturas de processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computing), ou seja, que tem como base um conjunto simplificado de instruções que definem como o processador funciona.

Essa simplificação permite que um chip de tecnologia Arm consuma menos energia e gere menos calor do que um processador x86. Isso explica a sua ampla aceitação em celulares, tablets, smartwatches, notebooks e outros dispositivos que dependem de baterias.

Mesmo com instruções simplificadas, chips com tecnologia Arm podem ter alto desempenho. Tudo depende do seu conjunto de recursos, bem como das aplicações para as quais foram desenvolvidos.

Além disso, instruções simplificadas podem ser executadas mais rapidamente. Assim, se uma tarefa exige três ciclos para ser concluída por um processador x86, um chip Arm pode precisar de dez passos, mas executá-los de modo que o desempenho de ambos os processadores seja similar. nesse caso os bechmark não dizem muita coisa, pontuação pode ser superior a processadores de desktop, isso porque são processadores mais simplificados, tenho certeza que um snapdragon 8 elite não se daria bem com um Windows 11...

Marcos FRM · 5 de março

x86 está muito consolidado e é difícil para ARM entrar nesse mercado. Hoje em dia, as microarquiteturas mais avançadas ARM possuem potência suficiente para tocar desktops, vide os M1/2/3 da Apple, ou as bestas que são as CPUs da Ampere para servidores.

Tem um problema prático importante, contudo, que é a falta de padronização na interface entre a plataforma e os sistemas operacionais. x86 teve BIOS e depois UEFI. ARM não. Só recentemente há um esforço para ter UEFI+ACPI em hardware focado em servidores (SBSA; link) -- a Microsoft está exigindo também em plataformas que forem rodar a versão ARM do Windows.

Mascote01 · 5 de março

@Marcos FRM

7 horas atrás, Marcos FRM disse:

Hoje em dia, as microarquiteturas mais avançadas ARM possuem potência suficiente para tocar desktops

eu discordo muito disso, como eu falei, Arm é uma família de arquiteturas de processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computing), ou seja, que tem como base um conjunto simplificado de instruções que definem como o processador funciona, benchmarks podem dizer que a potência é superior ou equivalente a um X86 mas isso não serve como base ou argumento porque o teste é feito na própria plataforma ARM, coloca um Snapdragon 8 elite num Windows 11 e faz o teste de benchmark pra tu ver que não vai dar certo, mesmo que tu pegue um Exynos que é mais focado em multitarefas não vai rodar bem o windows porque o windows pede mais coisa, na verdade a potência desses processadores ARM de hoje em dia esta muito focada no desempenho single core, por isso fazem aqueles testes ridículos de S24 Ultra vs Iphone 16 Pro Max, sim são são plataformas ARM mas a diferença é que 1 abre programas 0,2 segundos mais rápido ou o outro bate 2 FPS a mais no jogo

7 horas atrás, Marcos FRM disse:

vide os M1/2/3 da Apple

confesso que esses ai são realmente "monstrinhos" mas ainda assim é ARM e roda um sistema feito pra eles mesmos, isso garante muito mais otimização e desempenho, tal como falam que android é mais potente porém menos otimizado porque colocam vários sistemas diferentes (ONE UI da samsung, HyperOS da Xiaomi e etc) e fica difícil otimizar. depois se puder ler isso:

22 horas atrás, Mascote01 disse:

Arm é uma família de arquiteturas de processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computing), ou seja, que tem como base um conjunto simplificado de instruções que definem como o processador funciona.

Essa simplificação permite que um chip de tecnologia Arm consuma menos energia e gere menos calor do que um processador x86. Isso explica a sua ampla aceitação em celulares, tablets, smartwatches, notebooks e outros dispositivos que dependem de baterias.

Mesmo com instruções simplificadas, chips com tecnologia Arm podem ter alto desempenho. Tudo depende do seu conjunto de recursos, bem como das aplicações para as quais foram desenvolvidos.

Além disso, instruções simplificadas podem ser executadas mais rapidamente. Assim, se uma tarefa exige três ciclos para ser concluída por um processador x86, um chip Arm pode precisar de dez passos, mas executá-los de modo que o desempenho de ambos os processadores seja similar. nesse caso os bechmark não dizem muita coisa, pontuação pode ser superior a processadores de desktop, isso porque são processadores mais simplificados, tenho

certeza que um snapdragon 8 elite não se daria bem com um Windows 11...

Marcos FRM · 6 de março

12 horas atrás, Mascote01 disse:

Snapdragon 8 elite num Windows 11 e faz o teste de benchmark pra tu ver que não vai dar certo

Sapdragon 8 não é referência mais. Os Snapdragon X sim são aceitáveis -- e a Qualcomm está desenvolvendo designs mais potentes. Eu concordo que, em desktops, ao contrário das monstruosidades para servidores como o AmpereOne com 192 núcleos, ARM não sendo Apple Mx está meio que engatinhando, mas está chegando lá. Não por outra razão a Microsoft tem feito um esforço grande em otimizar o Windows para essa arquitetura. Um Snapdragon X Elite com Windows 11 é bem diferente do cenário de 2017 quando aqueles notebooks horrorosos com Snapdragon 835 se arrastavam com o Windows 10.

Agora:

12 horas atrás, Mascote01 disse:

eu discordo muito disso, como eu falei, Arm é uma família de arquiteturas de processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computing), ou seja, que tem como base um conjunto simplificado de instruções que definem como o processador funciona

e

12 horas atrás, Mascote01 disse:

confesso que esses ai são realmente "monstrinhos"

Se contradizem. Os Apple M1/2/3 são implementações próprias da Apple (sem usar os designs de referência da ARM) da mesma arquitetura, exatamente com o mesmo conjunto de instruções ARMv8.x. Se eu instalar o Asahi Linux (link) num MacBook M1, os códigos gerados pelo Clang/GCC, que rodam em qualquer Snapdragon equivalente, vão rodar no M1. A gente pode discutir as implementações, do porquê a Apple estar tão na frente, mas isso não invalida a possibilidade de outros fabricantes de CPU desenharem modelos competitivos; não é nada inerente à arquitetura em si como os M1/2/3 provam.

Quanto ao sistema operacional, concordo que o ecossistema da Apple ajuda, por causa da rapidez com que os aplicativos de terceiros foram recompilados e adaptados para oferecerem binários ARM nativos, sem precisar usar a camada de emulação por software. No ecossistema Windows, por variados motivos, isso vai demorar muito mais e uma eventual transição será mais lenta. Por melhor que a Microsoft consiga fazer a emulação, não terá desempenho equivalente a binários nativos.

Um exemplo que tenho acompanhado de perto é o conversor de vídeo HandBrake, que tem recebido várias otimizações específicas para Windows+ARMv8 ultimamente. Observe que é um código que vem sendo otimizado para x86 há 20 anos e só agora, de uns 2 anos para cá, está tendo tratamento similar para ARM. É a questão do ovo e da galinha, né? Com o hardware aos poucos dando as caras (inaugurado com o Snapdragon X basicamente), o software começa a reagir.

uotlaf · 14 de março

Apesar de ser uma thread antiga, creio que tenho algo a adicionar e a corrigir:

Em 04/03/2025 às 22:03, Calebones disse:

Pelo que vi os Arm estão a muitos anos no mercado, mas por algum motivo só existem em dispositivos com bateria

Os designs dos cores da própria arm são feitos pra dispositivos assim.

Em 04/03/2025 às 22:03, Calebones disse:

se o processador consegue ser tão potente mesmo sendo menor

Designs de cores podem ser feitos pra alta performance ou para baixo consumo de bateria. Os cores da própria arm são feitos pra dispositivos com baixíssimo tdp e com limitações de arrefecimento muito altas.

Em 04/03/2025 às 22:10, Banunin disse:

se fossem arquitetura ARM seria basicamente um dispositivo mobile de mesa

O que impede as empresas de fazerem cores de alto desempenho com ISA arm é a licença. A arm tem dois modelos grandes de licença para os CPUs: O da ISA e dos cores/IP. Não existe um core de desktop de alta performance arm pra desktop(na verdade existe pra cloud - Os neoverse N, usados nos cpus ampere).

Em 04/03/2025 às 22:10, Banunin disse:

em troca sendo soldado na placa-mãe (como de costume) e com poucas possibilidades de mudança

Nada impede de ter um cpu arm com socket e imc DDR. Na verdade eles existem: Os ampere são socketeados e tem imc DDR5 de 512 bits. Os cores são design da arm(Neoverse N1).

Em 04/03/2025 às 22:30, Mascote01 disse:

Iphone 16 Pro Max, litografia de 2 Nanômetros

O A18 pro do Iphone 16 pro max é TSMC N3E.

Em 04/03/2025 às 22:30, Mascote01 disse:

daqui pra mais alguns anos os caras já vão ter processador de 1 nanômetro, ai não vai ter como diminuir mais pra aumentar o desempenho

Assim como foi com micrômetros, nada impede da gente passar pra angstrom ou picômetro. Além disso, o nome da litografia nada tem a ver com o tamanho dos transistors(pra ter uma ideia, 3 nanômetros tem gate próximo dos 48 nm). O nome da litografia já perdeu o significado faz muito tempo.

Em 04/03/2025 às 22:30, Mascote01 disse:

Arm é uma família de arquiteturas de processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computing), ou seja, que tem como base um conjunto simplificado de instruções que definem como o processador funciona.

Essa simplificação permite que um chip de tecnologia Arm consuma menos energia e gere menos calor do que um processador x86. Isso explica a sua ampla aceitação em celulares, tablets, smartwatches, notebooks e outros dispositivos que dependem de baterias.

Hoje em dia todo cpu é uma máquina de microinstruções emulando uma máquina risc ou cisc. Não existe mais essa distinção de "RISC consome menos energia e CISC consegue fazer mais coisas em menos tempo". Toda instrução da ISA alvo é convertida pra microops e deixada em um cache de microops pra uso posterior. Além disso, o preço de decodificação maior dos cisc não tem valor tão significativo e o preço de decodificação de arm é tão custoso quanto. A ISA não importa, quem importa é a implementação e onde o chip vai ser usado. Para informações mais a fundo, recomendo bastante dois artigos da galera do chips and cheese: "ARM or x86? ISA Doesn’t Matter" e "Why x86 Doesn’t Need to Die".

Em 04/03/2025 às 22:30, Mascote01 disse:

tenho certeza que um snapdragon 8 elite não se daria bem com um Windows 11...

Nada impede do 8 elite aguentar windows 11. Inclusive ele aguenta, já que os notebooks com SD X elite teoricamente tem os mesmos cores. Vale lembrar novamente que a ISA não importa - A qualcomm conseguiu a licença da ISA quando comprou a nuvia e está usando pra fazer os próprios designs. Os núcleos oryon - assim como os núcleos que a apple usa nos A e M - não são de design da arm. São designs próprios usando a licença que eles tem.

Em 05/03/2025 às 20:35, Mascote01 disse:

benchmarks podem dizer que a potência é superior ou equivalente a um X86 mas isso não serve como base ou argumento porque o teste é feito na própria plataforma ARM

Benchmarks tem que ser feitos usando o mesmo código base em arquiteturas diferentes. Não faz sentido executar código x86 em arm por um emulador e querer que a performance seja a mesma da nativa.

Em 05/03/2025 às 20:35, Mascote01 disse:

coloca um Snapdragon 8 elite num Windows 11 e faz o teste de benchmark pra tu ver que não vai dar certo

Vai dar certo normalmente. Se conseguirem portar a edk pro SD 8 elite(não sei se os chips mobile da qualcomm ainda tem problema com o hipervirtualizador pra impedir a edk) e tiver os drivers corretos faltando pro windows 11, ele vai rodar normalmente assim como roda nos SD X elite de notebook. A ISA é a mesma, não tem porque não rodar

Em 05/03/2025 às 20:35, Mascote01 disse:

mesmo que tu pegue um Exynos que é mais focado em multitarefas não vai rodar bem o windows porque o windows pede mais coisa

Até onde eu me lembre, a samsung não tem uma licença de ISA da arm nem designs customizados. Ela utiliza os cores com design da arm(Licença de IP dos cores).

Em 05/03/2025 às 20:35, Mascote01 disse:

na verdade a potência desses processadores ARM de hoje em dia esta muito focada no desempenho single core

Todos os cpus mobile pra consumidor hoje em dia são focados em entregar o máximo de desempenho dentro do seu limite térmico(tirando os mais baratos, mas aí é por estratégia e segmentação de mercado). Tanto cpus X86 quanto cpus ARM vão tentar segurar o maior clock possível dentro dos limites impostos pelos sensores(seja Tctrl, seja Tdie ou seja Tskin) caso o processo seja single threaded. Não vale a pena cortar o clock pra igualar a todo mundo em um cenário assim. É por isso que cpus de notebook e de celular tem clocks altíssimos mesmo que não cheguem nesse clock por mais de 2 segundos. Vale mais a pena entrar no maior clock possível pra fazer o trabalho o mais rápido possível e entrar em idle. Isso é chamado race to sleep.

Em 05/03/2025 às 20:35, Mascote01 disse:

roda um sistema feito pra eles mesmos, isso garante muito mais otimização e desempenho

Isso acontece também em x86. Inclusive x86_64 está dividido em níveis de microarquitetura, e a um tempo algumas distribuições linux estavam estudando a possibilidade de subir os requerimentos pra x86_64 v2 e x86_64 v3.

Agora voltando a pergunta original:

Por que não existe processador Arm para computador de mesa?

- Porque x86 dominou o mercado desde sempre. Seja por ser uma arquitetura bem definida, seja por terem poucas empresas na plataforma. O windows acaba fazendo a plataforma ser padronizada também, já que requer suporte pra UEFI completo.

- Arm foi evoluindo pra mobile, onde a gente não tem padrão de nada até chegar no sistema operacional. Android não foi pensado pra ter um padrão do lado do firmware e muito menos o kernel linux. Além disso, a própria arm não tem designs bons pra desktop(os de cloud são caros) e conseguir uma licença da ISA é pra poucos(vide a briga entre a qualcomm e a arm por conta da licença da nuvia). Só agora com o windows pra arm é que as empresas estão pensando em certos aspectos em chips para consumidor(como o firmware em um SPI flash em vez do armazenamento primário) e obrigatoriedade no suporte pra UEFI completo.

- Além disso, pra fazer uma placa X86 você precisa de um firmware(tanto a parte proprietária da intel quanto a implementação provavelmente baseada na referência EDK). Existem poucas empresas que fornecem esse serviço(American Megatrends, Phoenix Technologies e talvez alguma outra que eu esqueci). Em arm tu não precisa desse tipo de suporte porque tu provavelmente só vai rodar o u-boot como bootloader secundário e fazer chainload de um kernel em uma partição específica. Celulares e embarcados não foram pensados pra ter uma interface legal e segura no firmware onde tu pode trocar o sistema operacional pro que tu quiser.

Citação

provavelmente mais aplicativos seriam construídos para arquitetura Arm

Eles já são. O que realmente importa pra arm são os dois segmentos que ela atua: O de embarcados+celulares e o de núvem. Nesses dois segmentos, todo programa tem suporte pra aarch64(arm64) ou aarch32(arm32), então não é um problema. Distribuições linux pra esse tipo de hardware tem repositórios com programas open source compilados e empresas podem compilar programas proprietários pra uso nesses hardwares. O problema só existe quando você vai pra uma plataforma com software proprietários feitos pra x86_64(O desktop/laptop, principalmente windows).

Apesar disso, a qualcomm e a microsoft continuam fazendo força pra arm chegar no desktop em alguma hora. Essa licença da qualcomm foi e vai ser um ótimo boost pra esse caso. Só falta eles também redesenharem o resto das IPs(principalmente a iGP) e melhorarem a questão de drivers pros socs de laptop.

Desculpa o textão. Achei sua pergunta ótima e queria explicar certinho(além de corrigir alguns equívocos dos outros comentários).

Marcos FRM · 14 de março

Bom texto.

3 horas atrás, uotlaf disse:

- Arm foi evoluindo pra mobile, onde a gente não tem padrão de nada até chegar no sistema operacional. Android não foi pensado pra ter um padrão do lado do firmware e muito menos o kernel linux. Além disso, a própria arm não tem designs bons pra desktop(os de cloud são caros) e conseguir uma licença da ISA é pra poucos(vide a briga entre a qualcomm e a arm por conta da licença da nuvia). Só agora com o windows pra arm é que as empresas estão pensando em certos aspectos em chips para consumidor(como o firmware em um SPI flash em vez do armazenamento primário) e obrigatoriedade no suporte pra UEFI completo.

- Além disso, pra fazer uma placa X86 você precisa de um firmware(tanto a parte proprietária da intel quanto a implementação provavelmente baseada na referência EDK). Existem poucas empresas que fornecem esse serviço(American Megatrends, Phoenix Technologies e talvez alguma outra que eu esqueci). Em arm tu não precisa desse tipo de suporte porque tu provavelmente só vai rodar o u-boot como bootloader secundário e fazer chainload de um kernel em uma partição específica. Celulares e embarcados não foram pensados pra ter uma interface legal e segura no firmware onde tu pode trocar o sistema operacional pro que tu quiser.

A Microsoft requer UEFI+ACPI nos dispositivos ARM com Windows, então há uma esperança de padronização.