ARM vs. Atom: la battaglia per la prossima frontiera digitale

Per una volta, Intel sa come ci si sente a essere il perdente.

Negli ultimi 25 anni, Intel è diventata il principale fornitore di microprocessori per i computer domestici e aziendali, dominando un monopolio virtuale nel mercato delle CPU desktop, laptop e server. Anche Apple si è unita al coro.

Ma il CEO Paul Otellini non si accontenta di fermarsi qui. Immagina un mondo in cui i chip Intel alimentano ogni dispositivo, dal più grande server all'appliance multimediale più umile - un "continuum di elaborazione" che copre molti livelli di potenza del processore, tutti uniti dall'architettura x86 di Intel.

[Linux, Android, Atom e ARM: l'imminente rivoluzione dei netbook potrebbe ritagliarsi una nuova nicchia nell'informatica | Nel frattempo enormi miglioramenti delle prestazioni nella recensione del Test Center dimostrano che Nehalem di Intel possiede quad-core]

La chiave di questa visione è Atom, la voce più recente nella linea di processori Intel. Compatto ed estremamente efficiente dal punto di vista energetico, Atom è già la principale CPU per computer netbook. Con le sue ultime versioni a bassissima tensione del chip, Intel è pronta a portare x86 ancora più in basso nel continuum di Otellini, lontano dai PC e nel mondo dei telefoni, lettori multimediali, smart TV e altri dispositivi elettronici digitali.

Non sarà facile. Intel potrebbe essere il re in carica dei PC e delle CPU dei server, ma nel mondo dei dispositivi mobili, quel titolo va a un improbabile rivale: una piccola azienda senza pretese chiamata ARM Holdings, con sede a Cambridge, in Inghilterra.

La maggior parte dei consumatori non ha mai nemmeno sentito parlare di ARM. Non vedrai le campagne pubblicitarie ARM nelle riviste o in TV. Non ci sono adesivi che proclamano "ARM Inside!" L'azienda impiega meno di 1.800 persone e con 3 miliardi di dollari la sua capitalizzazione di mercato è solo una frazione di quella di Intel. Ma non commettere errori: ARM e Intel sono in rotta di collisione. Ciò che accadrà dopo potrebbe determinare la forma dell'industria informatica per gli anni a venire.

La prossima frontiera digitale

Considerate: Intel ha venduto il suo miliardesimo chip x86 nel 2003. Il suo rivale più vicino, AMD, ha superato la soglia dei 500 milioni solo quest'anno. ARM, d'altra parte, prevede di spedire 2,8 miliardi di processori solo nel 2009, ovvero circa 90 chip al secondo. Ciò si aggiunge agli oltre 10 miliardi di processori ARM che già alimentano i dispositivi oggi.

Prendi qualsiasi telefono cellulare e c'è una probabilità del 95% che contenga almeno un processore ARM. Se il telefono è stato prodotto negli ultimi cinque anni, rendilo al 100 percento; questo vale sia per i telefoni standard che per gli smartphone.

Lo stesso vale per i lettori multimediali portatili. Se l'etichetta dice Archos, iRiver o Sony, dentro è ARM.

Troverai anche chip ARM nei router wireless di D-Link, Linksys e Netgear; stampanti HP, Konica Minolta e Lexmark; calcolatrici grafiche di HP e TI; Dispositivi GPS di Blaupunkt, Garmin e TomTom; e innumerevoli altri dispositivi. Anche il sistema di informazioni di volo sullo SpaceShipOne di Burt Rutan era alimentato da ARM.

Ognuna di queste applicazioni rappresenta una potenziale opportunità per Intel, ma fino a tempi recenti i chip x86 erano generalmente considerati troppo assetati di energia - e troppo costosi - per essere utilizzati nelle applicazioni embedded. Atom sta cambiando la situazione, ma Intel deve ancora convincere i produttori di dispositivi che può essere un partner valido quanto l'attuale ecosistema basato su ARM.

ARM: Il topo che ruggiva

Intel è salita ai vertici dell'industria dei computer alla vecchia maniera: combattendo con le unghie e con i denti. Protegge gelosamente i progetti del processore. Anche quando Intel concede in licenza la sua tecnologia ad altre società, come AMD, è ancora in competizione con i licenziatari per gli stessi mercati.

ARM, d'altra parte, è tutto basato sulla partnership. Non possiede impianti di fabbricazione e non vende chip con la propria bandiera. Invece, concede in licenza i suoi progetti di core CPU a più di 200 aziende di semiconduttori in tutto il mondo. I principali licenziatari americani includono Freescale, Marvell, Qualcomm e Texas Instruments.

Ogni licenziatario è libero di confezionare la tecnologia ARM con le proprie modifiche personalizzate e commercializzare i chip risultanti con il proprio marchio. Ad esempio, la CPU che alimenta l'iPhone 3G S è venduta come Samsung S5PC100, ma all'interno è un core ARM Cortex A8 da 600 MHz accoppiato con le unità grafiche, di segnale e di elaborazione multimediale proprietarie di Samsung.

Ecco perché ci sono così tanti diversi tipi di processori ARM in così tanti diversi tipi di dispositivi. ARM non è solo una singola CPU; piuttosto, è un intero ecosistema, che comprende non solo processori ma anche strumenti di sviluppo e altre tecnologie di connessione, consentendo a molti produttori concorrenti di portare una varietà di prodotti per servire varie nicchie di mercato, tutti basati sull'architettura ARM.

In particolare, questa flessibilità rende ARM una piattaforma ideale per la creazione di prodotti SoC (System on Chip) complessi e densamente integrati, che in genere combinano core del processore con memoria, circuiti di elaborazione del segnale, timer e interfacce esterne come USB e FireWire, tra gli altri componenti .

Intel entra nell'era Atom

Intel ha venduto la sua divisione XScale a Marvell nel 2006, tuttavia, durante un periodo di ristrutturazione generale. A quel tempo, un portavoce dell'azienda ha descritto la divisione come una "business unit non performante" e si è spinto fino a sostenere che il mercato dei palmari servito da XScale "non era adatto a [Intel]".

Meno di due anni dopo, Intel ha presentato il chip che sarebbe diventato Atom.

Atom è una nuova versione dell'architettura x86. Lavorando in collaborazione con Asus, il fornitore leader di netbook, Intel ha progettato il chip da zero per offrire buone prestazioni a voltaggio estremamente basso.

Il primo design Atom era ancora troppo assetato di energia per dispositivi ultraportatili come gli smartphone, ma è decollato nel mercato dei netbook come un razzo. Oggi, i chip Atom alimentano più netbook di qualsiasi altra CPU. Le iterazioni più recenti della linea Atom incentrata sui netbook di Intel hanno aumentato la velocità e aggiunto funzionalità, con gli ultimi modelli che offrono dual core.

Ma Intel non si accontenta di limitare Atom ai laptop di fascia bassa. Anche se il mercato dei netbook ha accelerato, Intel ha lavorato per perfezionare Atom per adattarlo a una nuova nicchia, ancora più in basso nel continuum proposto da Otellini. Secondo i rapporti, l'ultimo progetto hush-hush di Intel, nome in codice Medfield, mira a produrre una versione dell'Atom che è così piccola e funziona a una tensione così bassa da poter essere utilizzata in un'intera gamma di dispositivi elettronici di consumo.

E non è tutto. Dove storicamente Intel ha prodotto e venduto le sue CPU come parti standard, con Atom sta tentando qualcosa di nuovo. A marzo ha firmato un accordo con Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. che consentirà a TSMC e ai suoi clienti di realizzare prodotti SoC personalizzati basati su core Atom. In altre parole, Intel sta prendendo in prestito una pagina direttamente dal playbook di ARM.

La domanda di compatibilità

Sebbene ARM abbia ottenuto un'accettazione quasi universale nel mercato dei sistemi embedded e supporti un fiorente ecosistema di sviluppatori, non è privo di difetti. I programmatori che sono abituati allo sviluppo di software per PC più tradizionali devono imparare nuovi trucchi per essere produttivi in ​​ambienti ARM.

Ciò è dovuto in parte alla storia del romanzo di ARM. ARM, un processore dal design unico basato su RISC, è nato dall'eccentrica industria informatica britannica degli anni '80. Era compatto ed efficiente soprattutto perché doveva esserlo: i suoi sostenitori britannici non avevano accesso al tipo di capitale che spingeva Intel ai vertici della Silicon Valley. Ma quando è diventato chiaro che x86 avrebbe dominato il mercato dei PC nel Regno Unito come aveva fatto in America, il design efficiente di ARM le ha rapidamente guadagnato un posto di favore tra i produttori di dispositivi digitali.

Atom, d'altra parte, è una CPU x86 purosangue. È più piccolo e utilizza meno energia rispetto ai chip per PC tradizionali di Intel, ma supporta il set completo di istruzioni x86 e il relativo modello di programmazione. Come può attestare qualsiasi proprietario di netbook, una CPU Atom può eseguire qualsiasi binario che verrà eseguito su un Core 2 Duo senza modifiche, anche se più lentamente.

Intel punta sul fatto che questa compatibilità piacerà agli sviluppatori che effettuano la transizione dagli ambienti PC ai dispositivi mobili. Significa che saranno in grado di utilizzare gli stessi compilatori, strumenti e librerie di codice per creare software per dispositivi mobili basati su Atom come fanno per i PC.

Questo non vuol dire che ARM manchi di software. Il catalogo dei sistemi operativi e delle applicazioni disponibili per la piattaforma è in crescita da decenni e include diverse distribuzioni Linux complete. Il sistema operativo Android di Google funziona su ARM, così come Chrome OS quando viene spedito. Anche alcuni fornitori di software commerciale lo supportano; ad esempio, Adobe ha recentemente annunciato che avrebbe distribuito le versioni di Flash Player 10.1 per ARM e Intel contemporaneamente.

Una cosa che ARM non ha, tuttavia, è Windows. Sebbene varie versioni di Windows CE funzioneranno su dispositivi ARM, Microsoft afferma di non avere intenzione di portare l'articolo originale. E anche se il sistema operativo stesso si avviasse, non sarebbe molto utile a meno che i principali fornitori di applicazioni non portassero anche il loro software.

Certo, Windows è eccessivo per molte applicazioni incorporate. Ma l'incapacità di eseguire il sistema operativo di punta di Microsoft potrebbe essere sufficiente a ostacolare i piani di ARM di competere nella fascia bassa del mercato dei netbook.

Intel: un bambino nel bosco?

Non molto tempo fa, UpsideLa rivista ha salutato una società chiamata Transmeta come "l'azienda più importante della Silicon Valley". Il suo prodotto suonava notevolmente simile ad Atom. Le CPU Transmeta utilizzavano una tecnologia proprietaria avanzata per eseguire il set di istruzioni x86 in un modo che consumava molta meno energia rispetto ai tradizionali chip Intel per desktop e laptop.

Quando i primi chip Transmeta iniziarono ad apparire nei laptop consumer, tuttavia, furono una delusione. I laptop alimentati dalla Transmeta non erano molto più piccoli o più leggeri di quelli standard, ma le loro prestazioni erano sensibilmente peggiori.

La categoria dei netbook a quel tempo non esisteva e la tecnologia delle batterie era meno avanzata di quanto lo sia oggi. Per il pubblico degli acquisti ossessionato dai gigahertz, i minuti che la tecnologia di Transmeta ha aggiunto alla durata della batteria semplicemente non valevano la pena sacrificare le prestazioni.

La situazione è simile oggi, solo ora i consumatori richiedono velocità e risparmio energetico. A chi importa se un chip utilizza l'architettura x86, purché abbia abbastanza energia per decodificare video ad alta definizione e non scaricherà la batteria prima della fine del film?

Le prestazioni di Atom sono buone, ma Intel deve ancora dimostrare un modello con caratteristiche di potenza paragonabili a quelle dell'attuale generazione di chip ARM.

Nel frattempo, ARM ha recentemente dimostrato una versione del suo processore Cortex A9 in esecuzione a 2 GHz, dimostrando che i chip ARM possono scalare per gestire applicazioni ad alte prestazioni. E un prodotto ARM di prossima uscita promette di consumare un terzo della potenza delle offerte attuali.

Dati numeri come questi, i discorsi di Intel su un'architettura x86 universale potrebbero finire nel vuoto, soprattutto perché non mancano i programmatori ARM nel mercato embedded.

Lascia cadere le patatine dove possono

Ma le tasche profonde non avranno importanza se Intel non può rendere redditizia la sua attività Atom a lungo termine. Mentre ARM ha fatto la sua casa nel mercato embedded per anni, Intel si è abituata alle aziende con margini più elevati. Intel potrebbe scoprire che manca il coraggio per la battaglia a venire.

Secondo le fonti, ogni CPU Atom costa circa un decimo del prezzo di uno dei chip Penryn di Intel per laptop standard. Poiché ARM rende i suoi chip sempre più veloci e versatili, Intel sarà costretta a seguire l'esempio con Atom. Ma più Atom diventa potente, più le vendite di Atom cannibalizzeranno le vendite dei chip tradizionali di Intel a più alto margine, portando alcuni analisti a chiedersi se questo sia davvero un mercato in cui un'azienda con il modello di business di Intel può avere successo.

Ma poi, non è che Intel abbia scelta. L'ascesa dei netbook, il declino dei PC desktop, il movimento per l'IT verde e l'esplosione degli smartphone indicano tutti un cambiamento epocale nel settore dei computer. Intel può accettare il cambiamento, ma non può fermarlo.

Per ARM e per i suoi numerosi partner, tuttavia, il mondo del futuro di Intel deve sembrare un luogo molto familiare.