Por qué una CPU de 64 bit es importante en un iPhone

En las últimas semanas hemos visto como se debatía en la red si un procesador de 64 bit es realmente interesante o importante en un smartphone. Algunos a favor, y otros en contra, es un tema bastante debatido. Incluso en Qualcomm han tenido a su CMO Anand Chandrasekher decir que los 64 bit del iPhone 5S eran sólo un número para mejorar el marketing pero que no tenía casi ningún efecto real en el rendimiento de las Apps o del sistema operativo… hoy, sin embargo, el departamento de relaciones públicas de Qualcomm ha hecho una declaración indicando que lo que su CMO ha dicho públicamente no es cierto y que los 64 bit realmente pueden marcar la diferencia.

En iPhoneros.com, tenemos muy claro que un procesador de 64 Bit en un iPhone, marca una gran diferencia, sobre todo si ese smartphone es un iPhone y si el sistema operativo está ya preparado para sacar provecho de él. El iPhone y su sistema operativo están creados en la misma empresa, y para cuando tenían un procesador de 64 bit listo, por supuesto el sistema operativo estaba listo también. Esto es algo que muchos otros fabricantes de Smartphones (y no miramos a nadie en concreto ) no pueden decir, porque sólo controlan el hardware y una parte del software (la que da aspecto o controla la interfaz que ve el usuario). Así que no se trata sólo de los 64 bit, sino de poder utilizarlos con un sistema operativo completamente preparado para este salto, que saca todo el rendimiento que pueden ofrecer las ventajas que trae consigo. Esta es la lista de procesos que iOS 7 tiene funcionando nada más arrancar en un iPhone 5S;

Cada una de las líneas es un proceso funcionando simultáneamente con todos los demás… los primeros de la lista son los que más tiempo de procesador están utilizando. Si nos fijamos un poco a la derecha, todos utilizan una arquitectura arm64… es decir todos y cada uno de los procesos de iOS 7 están optimizados para los 64 bit del procesador en un iPhone 5S. Esto ha ocurrido de manera totalmente transparente para nosotros, los usuarios, pero en Apple, es un trabajo realmente enorme. Solamente viento la lista de procesos que están funcionando en un iPhone sin abrir siquiera una App nos da una idea bastante buena de la complejidad que tiene un sistema operativo de Smartphone.

Si abrimos una App, por ejemplo Google Maps, podemos ver que utiliza una arquitectura ARM, que es la denominación para los habituales 32 bit. Estas apps funcionan de manera transparente y simultáneamente en iOS 7, junto al resto de procesos de 64 bit.

La principal diferencia de un procesador de 32 bit y de 64 bit es básicamente la cantidad de memoria que pueden manejar. Una CPU de 64 bit puede utilizar más de 4 GB de RAM. Sin embargo este dato es totalmente irrelevante porque hasta la fecha de hoy, y probablemente hasta finales del año que viene, no habrá un iPhone que tenga más de 1 GB de RAM.

¿Qué ventajas podemos disfrutar entonces con un procesador de 64 bit? Bueno, básicamente podemos tener un rendimiento mucho más elevado en determinadas funciones matemáticas que antes necesitaban de mucho más tiempo para poder realizarse. Estamos hablando de un nivel de cálculo que hasta no hace muchos años sólo un ordenador de sobremesa podía ofrecer. Por ejemplo, las Apps que utilizan cálculos para modificar audio en tiempo real, consiguen crear efectos que antes eran imposibles. Hablamos de djay 2, vjay o Smule, por ejemplo. No muchas aplicaciones aprovechan todavía estas posibilidades porque el iPhone 5S solo lleva unos pocos días a la venta y sólo en un número muy determinado de países, pero probablemente empezaremos a ver pronto muchas Apps de edición fotográfica que también sacan provecho de los 64 bit del A7.

El A5 y al A6, utilizan una arquitectura ARMv7. El A7, pasa a utilizar ARMv8 por primera vez en iOS. Esta arquitectura de 64 bit tiene el doble de registros accesibles en cualquier momento (una arquitectura ARMv8/A64 como la del A7 tiene 31 registros, cada uno de 64 bit) y sólo por eso se puede disfrutar de un incremento de velocidad considerable. Además de eso, tiene nuevas instrucciones que permiten utilizar cifrados AES y algoritmos SHA1/SHA256 directamente en el hardware, mucho más rápidamente, y éste es un tema muy importante para Apps que utilizan complejos sistemas de seguridad que protegen la información con la que tratan.

En esta tabla, podemos ver muchas de las funciones matemáticas que se utilizan habitualmente en un Smartphone… desde cifrados de seguridad hasta compresión y descompresión de archivos (algo que hacemos por ejemplo cuando instalamos una App de la App Store) o compresión y descompresión de ficheros JPEG (imágenes, por ejemplo, cuando utilizamos la Cámara). A la derecha, podemos ver el porcentaje de mejora de velocidad que tiene cada una de estas tareas.

Si nos fijamos bien, en algunas cosas como la compresión o descompresión de imágenes JPEG, las mejoras de velocidad no pasan del 8%… está bien, pero no es algo espectacular. Sin embargo, en otras tareas como el cifrado AES podemos ver un salto espectacular de hasta ocho veces más velocidad, gracias a las nuevas instrucciones que hemos mencionado antes. La descompresión de ficheros ZIP por ejemplo se acelera un 27%. Curiosamente, para algunas otras tareas un procesador de 64 bit también necesita más tiempo para finalizar, aunque son una minoría. En esta otra tabla podemos ver los cálculos de la FPU o unidad de coma flotante del procesador, todavía mejores.

Como podemos ver, hay mejoras importantes y aunque estas descripciones son muy técnicas, lo que queda claro es que los programadores de ciertas Apps quedarán muy contentos con el rendimiento de un procesador de 64 bit ARMv8 como el A7 funcionando con un sistema operativo totalmente portado a esta nueva arquitectura.

Todas estas tablas y datos están perfectamente descritos (en inglés) en Anandtech, la eminencia en Internet para este tipo de estudios.