Microprocesadores_en_SMARTPHONES_Evoluci

Vista previa del material en texto

Microprocesadores en 
SMARTPHONES 
Evolución multinúcleos 
Cassandra Déniz Falcón 
 
 
 
 
 
 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
2 
 
Contenido 
¿Qué es un SMARTPHONE? .......................................................................................................... 3 
Microprocesadores en SMARTPHONES ........................................................................................ 6 
Familias ARM ............................................................................................................................. 6 
ARM7 ..................................................................................................................................... 6 
ARM Cortex A8 ...................................................................................................................... 7 
ARM Cortex A9 ...................................................................................................................... 8 
SAMSUNG HUMMINGBIRD (S5PC110) ...................................................................................... 9 
APPLE A4 ................................................................................................................................. 11 
SNAPDRAGON ......................................................................................................................... 13 
OMAP ...................................................................................................................................... 14 
Multiprocesadores multinúcleos ................................................................................................ 15 
NVIDIA TEGRA ......................................................................................................................... 18 
SAMSUNG ORION .................................................................................................................... 19 
OMAP 4 .................................................................................................................................. 19 
SNAPDRAGON ......................................................................................................................... 20 
Bibliografía .................................................................................................................................. 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
3 
 
Tabla de ilustraciones 
Ilustración 1: IBM Simon Personal Communicator. ...................................................................... 5 
Ilustración 2: Arquitectura ARM7. ................................................................................................ 7 
Ilustración 3: Arquitectura Cortex A8. .......................................................................................... 8 
Ilustración 4: ARM MPCore para SMARTPHONES. ........................................................................ 9 
Ilustración 5: Arquitectuta S5PC110. .......................................................................................... 10 
Ilustración 6: SMARTPHONE Samsung Galaxy S. ......................................................................... 11 
Ilustración 7: Comparativa de chips del APPLE A4 y el S5PC110. ............................................... 12 
Ilustración 8: Tabla comparativa de tiempos de carga de páginas web. .................................... 12 
Ilustración 9: Arquitectura OMAP 3430 ...................................................................................... 15 
Ilustración 10: Arquitectura Cortex A9 MPCore. ........................................................................ 16 
Ilustración 11: Arquitectura Cortex A15 MPCore. ...................................................................... 17 
Ilustración 12: Arquitectura OMAP 4. ......................................................................................... 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
file:///C:/Users/Cassandra/Documents/ULPGC/5ºTeleco/Microprocesadores%20para%20comunicaciones/Microprocesadores%20en%20SMARTPHONES.docx%23_Toc280448674
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
4 
 
¿Qué es un SMARTPHONE? 
Desde la creación del primer teléfono móvil hasta la actualidad ha habido una gran 
cantidad de cambios y avances en la tecnología, que hoy permiten a los usuarios tener en un 
teléfono móvil gran cantidad de herramientas, más allá del mero hecho de realizar llamadas o 
recibir mensajes. 
Tal es el caso de los equipos denominados Smartphone, conocidos también como 
teléfonos inteligentes, ya que no sólo sirven como dispositivos de comunicación, sino que 
además son completos organizadores personales. 
De hecho, Smartphone o teléfono inteligente es un término comercial utilizado para 
denominar a un teléfono móvil que ofrece más funciones que un teléfono móvil común. Este 
tipo de teléfonos constituyen herramientas portátiles que permiten realizar diversas tareas 
similares a las que se pueden llevar a cabo en un PC, además de la tradicional comunicación 
telefónica. Sin embargo, por poseer características similares a las de un ordenador, hace que 
estos dispositivos puedan ser vulnerables a virus y ataques al sistema operativo, tal como 
sucede en la actualidad con los equipos portátiles o de escritorio. 
Básicamente, cuando se habla de un teléfono inteligente o Smartphone, el término se 
refiere a un teléfono que reúne ciertas características que permiten instalar en el dispositivo 
un sistema operativo completo con aplicaciones para realizar diversas tareas complejas y 
trabajar con importantes cantidades de datos. 
En cuanto a su diseño, por lo general los Smartphone poseen un tamaño 
significativamente mayor al de un teléfono móvil convencional, esto se debe a la necesidad de 
incorporar ciertas características especiales como teclados del tipo QWERTY, pantallas táctiles 
ﾏás graﾐdes de alta defiﾐiIióﾐ,…. 
Las principales características que diferencian a un teléfono móvil común de un 
Smartphone se detallan a continuación, aunque cabe destacar que no todos los Smartphone 
incluyen todas las funciones debido a características comerciales y a propósitos específicos. 
- Soportan correo electrónico. 
- Cuentan con GPS. 
- Una de sus características más destacadas reside en la posibilidad que nos brinda de 
instalar programas, mediante los cuales el usuario logra ampliar las capacidades y 
funcionalidades del equipo, más allá de como lo haya entregado el fabricante. Estas 
aplicaciones ser desarrolladas por el fabricante del dispositivo, por el operador o por un 
tercero. 
- Utilizan cualquier interfaz para el ingreso de datos, como por ejemplo teclado 
QWERTY, pantalla táctil,…. 
- Permiten la conexión a Internet vía telefónica y mediante conexiones inalámbricas. 
- Poseen agendas digitales, administración de contactos,…. 
http://tecnyo.com/category/gps/
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
5 
 
- Permitan leer documentos en distintos formatos, entre ellos PDFs y archivos de 
Microsoft Office. 
- Cuentan con algún sistema operativo. 
- Tienen capacidad de multitarea al igual que los PCs; se pueden recibir llamadas, 
revisar la agenda mientras se visualizan videos en Media Player, o mientras se sincroniza el 
dispositivo con otros, y todo esto sin necesidad de interrumpir alguna de las tareas. 
Históricamente, se considera como primer Smartphone al IBM Simon Personal 
Communicator. Este teléfono inteligente fue creado por IBM y comercializado por BellSouth, 
además se presentó por primera vez en 1992 en la COMDEX, demostracióncomercial anual de 
la industria de las comunicaciones que se celebra en Las Vegas, EEUU. Se lanzó 
comercialmente en 1993 y combinaba las características de un teléfono móvil, una PDA, un 
mensáfono o buscapersonas y una máquina de fax. Se vendió en 190 ciudades de EEUU 
pertenecientes a 15 estados diferentes, además, se tasó originalmente en $899 (a día de hoy 
uﾐos 680€). 
Además de teléfono móvil, sus principales aplicaciones eran un calendario, una libreta 
de direcciones, un reloj mundial, una calculadora, un bloc de notas, e-mail, y juegos. No tenía 
teclado físico sino que los clientes utilizaban una pantalla táctil para seleccionar los números 
de teléfono o creaban facsímiles y notas con un lápiz opcional. El texto se introducía con un 
teclado predictivo en pantalla o con un teclado QWERTY. Además, disponía opcionalmente de 
la incorporación de una tarjeta de memoria PCMCIA. Para la época, era una auténtica 
revolución, teniendo en cuenta que los teléfonos móviles eran todavía poco comunes. 
 
Ilustración 1: IBM Simon Personal Communicator. 
Luego llegaron otros, como el Nokia 9000 en 1996, o el Ericsson R380 y el Nokia 9210 
en 2000. Pero sin lugar a dudas, el pistoletazo de salida del teléfono inteligente fue el anuncio 
de Microsoft en 2002 de la creación de un sistema operativo exclusivo para móviles, el 
さMiIrosoft Wiﾐdo┘s Po┘ered “ﾏartphoﾐeざ o siﾏpleﾏeﾐte, Wiﾐdo┘s MoHile, actualmente 
Windows Phone OS. 
Posteriormente, salieron al mercado nuevos sistemas operativos para competir con el 
del gigante Microsoft. Fue el caso de Symbian OS, RIM, Linux, o Palm. Symbian tiene casi la 
mitad de cuota de mercado, ya es que usado por muchas marcas conocidas de móviles, entre 
las que se encuentran Nokia, Sony Ericsson, Samsung, o LG, de hecho fue creado tras una 
alianza de estas compañías. En nuestros días, marcas como Apple, con su iPhone OS, y 
Android, compiten por restar mercado a Symbian, con dos de los modelos que más suenan en 
nuestros días: iPhone y Nexus One. Aunque el Nexus One probablemente quede desplazado 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
6 
 
por su modelo evolutivo, el Nexus S. Esta evolución en la utilización de sistemas operativos se 
muestra en la siguiente tabla: 
Sistema Operativo 2009 2010 
Symbian OS 44.6 % 36.6 % 
Android 3.5 % 25.5 % 
iPhone OS 17.1 % 16.7 % 
BlackBerry OS 20.7 % 14.8 % 
Windows Phone OS (Mobile) 7.9 % 2.8 % 
 Microprocesadores en SMARTPHONES 
Prácticamente todos los microprocesadores utilizados en telefonía móvil (el 98%) son 
ARM, diseñados por una empresa inglesa llamada también ARM, que después varias 
compañías (TI, Qualcomm, Freescale, Samsung, etc.) se encargan de plasmarlos en un chip, y 
los modifican en algunos aspectos para sacarle el máximo rendimiento, mejorar su consumo 
de energía, dedicarlo a un propósito espeIífiIo, … . 
En el mundo de los ordenadores, Intel y AMD usan una misma arquitectura (llamada 
x86) que está basada en un desarrollo inicial de Intel; en el mundo móvil la arquitectura la 
define una compañía que no hace chips (ARM) y los chips los hacen compañías que no hacen la 
arquitectura. ARM, por supuesto, tiene mucho interés en que sus procesadores se mantengan 
al día, así que van sacando nuevos diseños, cada vez más poderosos. 
Obviamente, las arquitecturas más antiguas se utilizan en los chips más baratos; la 
generación ARM9 en los de gama baja, la ARM11 en los de gama media-alta, y Cortex A8 para 
gama alta. Son como los Pentium, Core 2 Duo, Core i3 o Athlon del mundo móvil. También, 
existen fabricantes con diseños de chips de la última generación, Cortex A9. 
Familias ARM 
ARM7 
La familia de procesadores ARM11 no solo proporciona a los teléfonos inteligentes 
muchas características que los hacen interesantes en el mercado hoy en día, sino que también 
es ampliamente utilizado en el hogar y en aplicaciones integradas. Ofrece una potencia 
extremadamente baja y una gama de rendimiento de 350 MHz en diseños de área pequeña y 
que puede llegar hasta 1 GHz de velocidad en los diseños optimizados de 45 y 65 nm. El 
software del procesador ARM11 es compatible con todas las generaciones anteriores de 
procesadores ARM e introduce SIMD de 32 bits. SIMD (Single Instruction, Multiple Data), 
técnica empleada para conseguir paralelismo a nivel de datos. Se le agregaron cachés físicas 
para mejorar el rendimiento al utilizar de diferentes sistemas operativos y TrustZone que 
proporciona seguridad mediante hardware dedicado, para sistemas especialmente seguros. 
Además, la disposición de las memorias favorece a las aplicaciones en tiempo real y admite 
multicore. Este tipo de ARM se utiliza en los siguientes teléfonos móviles: 
 Nokia E63, Nokia E71, Nokia 5800, Nokia E51, Nokia 6700 Classic, Nokia 6120 
Classic, Nokia 6210 Navigator, Nokia 6220 Classic, Nokia 6290, Nokia 6710 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
7 
 
Navigator, Nokia 6720 Classic, Nokia E75, Nokia N97, Nokia N81 (modelo 
Freescale MXC300-30). 
 Nokia E90, Nokia N93, Nokia N95, Nokia N82 (modelo OMAP2420). 
 HTC Dream, HTC Magic, Motorola Z6, HTC Hero, Samsung SGH-i627 (Propel 
Pro) (modelo Qualcomm MSM7201A). 
 Samsung S3C6410 (Samsung Omnia II, Samsung Moment, SmartQ 5). 
 Apple iPhone (EDGE y 3G). 
Como se observa es el modelo de ARM preferido por Nokia. A continuación, se 
muestra la arquitectura de la versión ARM1176JZ (F)-S utilizada en el Apple iPhone 3G: 
 
Ilustración 2: Arquitectura ARM7. 
ARM Cortex A8 
El ARM Cortex-A8 está basado en la arquitectura ARMv7 y tiene la capacidad de 
escalar en velocidad desde 600 MHz a más de 1GHz. El procesador Cortex-A8 puede cumplir 
los requisitos para dispositivos móviles optimizados en energía que necesitan operar con 
menos de 300 mW de consumo, y con rendimiento optimizado para aplicaciones que 
requieran 2000 Dhrystone MIPS (operando a 1GHz). Sin embargo, no admite multicore. 
Este procesador es especialmente adecuado para aplicaciones de alto rendimiento y 
que requieran microprocesadores superescalares (smarthpones, set-up boxes, impresoras, 
televisión digital, redes en el hogar o de almacenamiento,…). 
El Cortex-A8 posee una unidad NEON que consiste en un motor SIMD de 128 bits que 
permite un alto rendimiento de procesamiento de datos multimedia. El uso de NEON para 
algunas cargas de trabajo de audio, video y gráficos facilita la carga de mantener a los 
aceleradores más dedicados en todo el SoC y permite que el sistema sirva de apoyo para los 
estándares futuros. 
Algunos smartphones con este microprocesador son: 
 Apple iPhone 3GS. 
 Apple iPhone 4 (SoC Apple A4, fabricado por Samsung e Intrensity). 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
8 
 
 Samsung Omnia HD. 
 Samsung Wave S8500, Samsung i9000 Galaxy S (modelo Hummingbird). 
 Nokia N900. 
 
 
Ilustración 3: Arquitectura Cortex A8. 
ARM Cortex A9 
Los procesadores Cortex-A9 son los procesadores de más alto rendimiento de ARM y 
se basan, al igual que los Cortex-A8 en la arquitectura ARMv7. Diseñado en busca de alta 
eficiencia, longitud dinámica, superescalaridad multiflujo, fuera de orden, especulando con 
pipeline de 8 etapas, los procesadores Cortex-A9 entregan niveles sin precedentes de 
rendimiento y eficiencia energética con la funcionalidad requerida para productos de 
vanguardia, a través de la amplia gama de consumo, redes y aplicaciones móviles. 
La micro-arquitectura Cortex-A9 se facilita dentro de un procesador multinúcleo 
escalable, el Cortex-A9 procesador multinúcleo MPCore, o en un procesador más tradicional, el 
procesador Cortex-A9, procesador de núcleo único. Soporta configuraciones de 16, 32 o 64 KB 
para cachés L1 asociativas de cuatro vías, con hasta 8 MB decaché L2 a través del controlador 
de memoria de caché L2 opcional. 
El Cortex-A9 MPCore integra la tecnología ARM MPCore junto con otras mejoras para 
simplificar y ampliar la adopción de soluciones multinúcleo. El procesador Cortex-A9 MPCore 
ofrece la posibilidad de ampliar el máximo rendimiento, mientras que también apoya la 
flexibilidad de diseño y nuevas características para reducir aún más y controlar el consumo de 
energía a nivel de procesador y sistema ideal para dispositivos móviles. De hecho ARM incluso 
propone un diseño de ARM MPCore propio para smartphones con dos núcleos Cortex A-9. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
9 
 
 
Ilustración 4: ARM MPCore para SMARTPHONES. 
 
A continuación, se realiza una pequeña comparativa entre estos microprocesadores de 
ARM midiendo el rendimiento teórico de los mismos según los DMIPS, tenemos: 
 ARM11: 1,2 DMIPS por MHz 
 ARM Cortex A8: 2 DMIPS por MHz 
 ARM Cortex A9: 2,5 DMIPS por MHz 
Como se observa, este rendimiento depende de la frecuencia del microprocesador y, 
además, se multiplicaría por el número de núcleos que tuviese el chip. 
A continuación se exponen algunos modelos de chips que utilizan microprocesadores ARM 
y que son utilizados en smartphones. 
SAMSUNG HUMMINGBIRD (S5PC110) 
El Hummingbird de Samsung, está basado en la arquitectura ARM Cortex A8 de 45 nm 
y desarrollado conjuntamente con Intrinsity. La CPU Hummingbird permite no sólo los medios 
de comunicación de alto rendimiento y la adquisición de datos desde dispositivos móviles, sino 
también un consumo bajo de energía y, gracias a la reutilización de la tecnología existente, 
precios de los chips relativamente bajos. 
El Hummingbird viene con 32 KB de datos y caché de instrucciones, una memoria 
caché L2 de tamaño variable y la extensión multimedia NEON. Con NEON, Hummingbird 
permite la codificación y decodificación de hardware de vídeo, gráficos 2D/3D, audio, voz, 
procesamiento del habla y síntesis de sonido, más del doble de potente que anteriores chips 
basados en ARM. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
10 
 
Esta aplicación Cortex-A8, ofrece 2000 DMIPS a 1GHz. El bajo consumo de energía y el 
rendimiento operativo de gran reloj que el colibrí un núcleo de procesador ideal para su uso en 
dispositivos móviles avanzados. Como ya se ha mencionado este procesador tiene una gran 
capacidad multimedia y de procesamiento combinados con un bajo consumo energético. Tiene 
un caché L2 de 512KB. Con la velocidad de reloj de 1 GHz y la memoria caché L2 de gran 
tamaño, el S5PC110 permite a las aplicaciones en tiempo real como la navegación web y 
dinámico interfaz de usuario para funcionar sin problemas y reaccionar con un rápido tiempo 
de respuesta. 
Para proporcionar un optimizado rendimiento hardware para el desempeño de servicios 
de comunicación 3.xG y 4G, el S5PC110 adopta la arquitectura interna de bus de 64 bits, el bus 
primario de datos (RAM) es de 64 bits, mientras que el secundario (ROM) es de 32 bits. Esto 
incluye muchos aceleradores de hardware de gran alcance para tareas como el procesamiento 
de vídeo, control de pantalla y ampliación. Integra Multi Format Codec (MFC) que admite la 
codificación y decodificación de MPEG2 / 4, H.263 y H.264, VC1 y decodificación de XVID. Este 
acelerador de hardware (MFC) es compatible con videoconferencia en tiempo real y televisión 
analógica para NTSC / PAL y con modo HDMI para televisores de alta definición. 
S5PC110 tiene una interfaz de memoria externa que es capaz de sostener grandes anchos 
de banda de memoria necesaria en los servicios de comunicaciones de alta gama. El sistema de 
memoria tiene puertos externos Flash/ROM para acceso paralelo y dos puertos DRAM para 
anchos de banda de alta. Cada controlador de DRAM es compatible LPDDR1 (móvil DDR), 
LPDDR2, o DDR2. Los puertos Flash/ROM soportan Flash NAND, NOR Flash, OneNAND, SRAM y 
ROM como tipos de memorias externas. 
Para reducir el costo total del sistema y mejorar la funcionalidad general, S5PC110 incluye 
muchos periféricos hardware, tales como un controlador LCD TFT de 24 bits de color 
verdadero, una interfaz de cámara, MIPI DSI, MIPI CSI-2, un administrador de energía, una 
interfaz ATA, cuatro UART, 24 canales DMA, cuatro temporizadores, puertos generales de 
entrada/salida, tres IIS, S/PDIF, tres interfaces IIC-BUS, dos HS-SPI, cuatro SD host y la interfaz 
de tarjeta multimedia de alta velocidad. Tarjeta de host USB 2.0 y dispositivos USB 2.0 de 
funcionamiento a alta velocidad (480Mbps) con USB 2.0 PHY, respectivamente, y cuatro PLL 
para la generación de reloj. 
 
Ilustración 5: Arquitectura S5PC110. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
11 
 
Este procesador se puede encontrar en el Smartphone Samsung Galaxy S cuya principal 
característica es su pantalla AMOLED y la gran capacidad gráfica. Este teléfono incorpora una 
unidad de procesamiento gráfica PowerVR SGX540. A continuación se realiza una comparativa 
con otras GPUs incluidas en smartphones según el número de millones de triángulos por 
segundo (medida de procesamiento gráfico): 
 Nexus One: Qualcomm QSD8×50 con Adreno 200 = 22 millones triángulos/segundo 
 iPhone 3G S: Cortex-A8 (600 MHz) con PowerVR SGX535 = 28 millones 
triángulos/segundo 
 Samsung Galaxy S: S5PC110 con PowerVR SGX540 = 90 millones triángulos/segundo 
 
Ilustración 6: SMARTPHONE Samsung Galaxy S. 
Otro Smartphone que en el futuro incorporará este microprocesador es el Nexus S de 
Google. 
 
APPLE A4 
El Apple A4 es un sistema en chip que integra un microprocesador basado en la 
arquitectura ARM y una GPU PowerVR 535 en un mismo encapsulado. 
Aunque durante un tiempo se rumoreó que el chip había sido diseñado por P.A. Semi, 
compañía que Apple había adquirido anteriormente, hoy día, estos rumores han sido 
totalmente descartados. Aunque Apple aseguraba que había sido diseñado por su empresa en 
realidad fue desarrollado conjuntamente por Intrinsity y Samsung. Posteriormente, Intrinsity 
fue adquirida en 2008 por Apple Inc, heredando naturalmente el diseño del chip. De hecho se 
trata de una evolución del Samsung Hummingbird S5PC110 mencionado anteriormente. 
Este dispositivo es utilizado en varios productos móviles de Apple, como el iPad, el 
iPhone 4, la cuarta generación de iPod Touch y la segunda generación de Apple TV. De 
El chip A4 es un System on Chip, es decir, no solo es una CPU, sino también una GPU 
en un mismo encapsulado. Gracias a este procesador basado en Cortex A8, el iPhone puede 
reproducir vídeos en alta definición y gracias a la GPU ejecutar juegos fluidamente y añadir 
efectos gráficos a la interfaz. 
Sin embargo, el Samsung Hummingbird presente en el Samsung Galaxy S o Samsung 
Wave, integra la GPU PowerVR 540, que es entre 2 y 3 veces más rápida que la 535, como se 
vio en una comparativa anterior. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
12 
 
 
Ilustración 7: Comparativa de chips del APPLE A4 y el S5PC110. 
El Apple A4 ha demostrado ser realmente eficiente por ciclo de reloj frente a otras 
opciones equivalentes del mercado. Al compararlo en una sencilla tarea para la que tanto iPad 
como smartphones están específicamente preparados, la navegación web y teniendo como 
rivales al iPhone 3GS y al terminal de Google, Nexus One, que monta un ARM Snapdragon a 1 
GHz los resultados se muestran a continuación. 
 
Ilustración 8: Tabla comparativa de tiempos de carga de páginas web. 
Además de ser muy eficiente energéticamente hablando, ha demostrado que en una 
sencilla prueba de rendimiento, midiendo tiempos de carga de distintas webs, en la gran 
mayoríade casos saca una ventaja más que evidente, recortando hasta a la mitad los tiempos 
de carga. Hay que tener en cuenta que en cuanto a frecuencia de funcionamiento, comparte 
con Nexus One la velocidad de 1 GHz, por lo que la única diferencia está relacionada con la 
arquitectura interna. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
13 
 
SNAPDRAGON 
Snapdragon es una plataforma ARM desarrollada por Qualcomm para dispositivos 
móviles. Su diseño responde a las necesidades de uso de ordenador en tiempo real, en 
cualquier lugar, y con una duración de batería equivalente a una jornada. 
La plataforma Snapdragon está diseñada para computación ubicua en tiempo real con 
bajo consumo de energía. El núcleo del procesador Snapdragon se denomina Scorpion y es de 
diseño propio de Qualcomm. Tiene muchas características similares a las del núcleo ARM 
Cortex-A8, pero en teoría tiene un rendimiento mucho más alto para las operaciones SIMD 
multimedia. 
 
Todos los procesadores Snapdragon contienen los circuitos de decodificación de video 
de alta definición (HD) de la resolución a 720p o 1080p, dependiendo en el chipset 
Snapdragon. Las unidades de procesamiento gráfico Adreno, integradas en conjuntos de chips 
Snapdragon (y algunos otros conjuntos de chips Qualcomm) son de diseño propio de 
Qualcomm, aprovechando los activos de la empresa adquirida de AMD. 
Además, la plataforma Snapdragon lleva integrada conectividad universal 
(CDMA2000/1xEvDo, HSDPA/HSUPA), así como Bluetooth, GPS, WiFi (con VozIp) y televisión. 
A todo lo cual se suma el mínimo consumo de batería por la optimización de la CPU y del 
procesador DSP, lo cual permite distanciar considerablemente las recargas. El けre┗oluIioﾐarioげ 
nivel de integración, significa ventajas a la hora de diseñar, incluyendo reducción de costos, 
menor tiempo de producción y terminales mucho más finas. Por último, las capacidades 
multimedia son avanzadas en cuanto a dispositivos compatibles: pantallas XGS con LCDC, 
cámaras hasta de 12 Mpx., codificador/decodificador WVGA, soluciones de audio vídeo 
simultáneo como videollamada, televisión, videoteléfono, etc.; música MP3 y AAC+ mejorado. 
 Un ejemplo de Smartphone que utiliza esta plataforma es el Nexus One que tiene 
integrado un Snapdragon QSD8250 de 32 bits. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
14 
 
 
OMAP 
Texas Instruments OMAP (Open Multimedia Application Platform) es una categoría de 
microprocesadores que tienen capacidad para aplicaciones multimedia portátiles y móviles y 
que es desarrollado por Texas Instruments. Muchos teléfonos móviles utilizan 
microprocesadores de OMAP, incluyendo la mayor parte de la gama de Nokia N-series. 
Algunos de los dispositivos que utilizan OMAP son el N90, N91, N92, N95, N82, E61, E62, E63, 
E90, N900, Motorola Droid, Droid X, y Droid 2, y muchos otros dispositivos de Nokia y Samsung 
(como el Nokia N800 y N810 Internet tablets). El Palm Pre, el Pandora Open, y Motorola Droid 
también utilizan un procesador OMAP (el OMAP3430). Otros que utilizan un SoC OMAP son el 
Sony Ericsson Satio, el Sony Ericsson Vivaz, y el Samsung OMNIA HD. Algunos de los 
procesadores de la familia OMAP contienen una arquitectura de doble núcleo que consiste en 
un procesador ARM de uso general de acogida y uno o más DSP. El procesador digital de señal 
que aparece comúnmente es una variante de la DSP de Texas Instruments serie TMS320. 
 
El primer dispositivo de TI OMAP 3 es el procesador de aplicaciones multimedia 
OMAP3430 que ofrece hasta 3 veces la ganancia en el rendimiento de los procesadores 
ARM11. Es el primer procesador de la industria que se diseñó en una tecnología de 65 
nanómetros con proceso CMOS y funciona a una frecuencia más alta que la generación 
anterior de procesadores OMAP, al tiempo que reduce el voltaje del núcleo y añade 
características de reducción de potencia. 
Además es de las primeras aplicaciones en la industria que integran el núcleo ARM 
Cortex-A8. Combinado con la tecnología de TI en el OMAP3430, el ARM Cortex-A8 permite 
interfaces de usuario más rápido, acceso a datos más rápido y aplicaciones de productividad y 
entretenimiento en el teléfono móvil, manteniendo al mismo tiempo la eficiencia de energía 
se esperan de un teléfono o dispositivo móvil. 
Incorpora IVA 2 + de segunda generación que permite multiestándar (MPEG4, H264, 
Windows Media Video, RealVideo, etc), codificar y decodificar vídeo en DVD y hasta 720p de 
resolución. Con las capacidades multimedia avanzadas de la OMAP3430 un multiestándar con 
calidad de DVD, videocámara y hasta 720p de calidad se puede añadir a un teléfono por 
primera vez. Además, la aceleración de ARM de vectores en coma flotante, junto con el 
acelerador de hardware dedicado OMAP3430 de gráficos 2D/3D, proporciona una interfaz de 
uso excepcional y capacidades de juego. 
El procesador OMAP3430 incluye PowerVR Imagination Technologies SGX compatible 
con OpenGL ES 2.0 y OpenVG , que proporciona un rendimiento gráfico superior y funciones 
avanzadas de interfaz de usuario. TI permite imágenes sofisticadas y dinámicas con "pixeles 
inteligentes" a través de la tecnología OpenGL ES 2.0. Esta tecnología única permite que cada 
pixel en una imagen se programe de forma individual, dando a los desarrolladores de interfaz 
de usuario y de juegos el poder de crear efectos ricos con el realismo cinematográfico. 
 Este procesador se utiliza en el Smartphone Nokia N900. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
15 
 
 
Ilustración 9: Arquitectura OMAP 3430 
Multiprocesadores multinúcleos 
Actualmente la computación multinúcleo, es toda una realidad, los procesadores (CPU) 
de escritorio ya migraron hace algunos años a este diseño que busca mejor eficiencia y 
rendimiento de computo. En la actualidad tenemos en el mercado procesadores de dos, tres, 
cuatro y seis núcleos y los procesadores gráficos (GPU) también lo han hecho con cientos de 
núcleos capaces de procesar grandes volúmenes de datos en poco tiempo, pero esta tendencia 
se está extendiendo al mercado de dispositivos móviles (handset) y teléfonos móviles de gama 
alta basados en procesadores de arquitectura ARM. 
Según ARM, la compañía que diseña estos microprocesadores, tal como en el mercado 
de los procesadores de escritorio, que han migrado su arquitectura a diseños de doble y 
cuádruple núcleo como lo más usual (también procesadores de 3 y 6 núcleos y a futuro incluso 
12 núcleos dentro de lo excepcional), los procesadores ARM apuntan a esta misma tendencia, 
de hecho, esto está más cerca de lo esperado debido al Cortex-A9 MPCore nombrado en 
apartados anteriores. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
16 
 
 
Ilustración 10: Arquitectura Cortex A9 MPCore. 
Lo anterior significa básicamente que los principales fabricantes de teléfonos de gama 
alta como Apple (iPhone), Palm (PalmPre), Nokia, RIM (Blackberry) y otras compañías del 
mercado, podrían eventualmente actualizar sus terminales con futuros modelos que utilicen 
procesadores ARM de doble núcleo como el Cortex A9, tomando en cuenta que actualmente 
estos dos fabricantes usan el modelo Cortex A8 de un núcleo. Este cambio significaría 
potencialmente un incremento de rendimiento de estos dispositivos. 
Esto es una natural progresión en el mercado de los teléfonos de alto rendimiento, 
como el iPhone y PalmPre y similares que cada día precisan de mayor potencia en virtud de las 
tendencias actuales de uso de estos dispositivos, que ya no sólo sirven para hacer una simple 
llamada, sino que ahora son capaces de realizar múltiples tareas (navegación por Internet, 
reproducción de audio y video,ejecución de aplicaciones y juegos, etc.), por lo tanto 
incorporara hardware potente es esencial para una buena experiencia de uso. 
Por otro lado, lo primero que se nos viene a la mente cuando hablamos de incremento 
de frecuencia e incremento de núcleos en un procesador, es el consumo, un asunto 
sumamente importante en el mercado de los dispositivos móviles, donde la autonomía es un 
asunto crítico, de hecho los fabricantes exigen como máximo un consumo de 300 mW en este 
tipo de procesadores como regla de oro, de ahí la importancia de que estos procesadores 
posean un consumo eficiente de energía. Para ejemplificar este aspecto, el procesador Atom 
de Intel (aunque está destinado a otro mercado) tiene un consumo de 2.000 mW (2 W) mucho 
más de los 300 mW que exige la industria de los smarthphones. 
Ahora bien, volviendo al contexto, recordemos que el procesador ARM11 (412Mhz) del 
iPhone de primera generación y el iPhone 3G está fabricado a 90nm, sin embargo, el Cortex A8 
(600Mhz) que utiliza el iPhone 3GS y PalmPre está fabricado en 65nm, esto claramente con el 
objetivo de reducir el consumo en virtud de las frecuencias. ARM indica que el Cortex A9 utiliza 
un proceso de manufactura de 45nm, lo que como se mencionó en el párrafo precedente le 
permite mantener el consumo en cuotas aceptables, lo que repercute directamente en un 
menor consumo de energía y una mayor autonomía de la batería de estos dispositivos. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
17 
 
En cuanto al rendimiento del actual procesador A8 contra el A9, teniendo en cuenta 
que la principal razón para un incremento de rendimiento es el diseño superscalar, que 
básicamente significa que el procesador puede ejecutar dos instrucciones separadas por ciclo 
de reloj, esto es la capacidad multihilo que podría ser incluso mayor que el rendimiento que 
obtiene el procesador Cortex A8 sobre el ARM11. 
Una vez que se ha hablado del consumo y los núcleos, la siguiente interrogante es si el 
software actual está diseñado para aprovechar arquitecturas ARM multinúcleos. El asunto es 
similar al acaecido cuando los procesadores de escritorio de más de un núcleo comenzaron a 
salir al mercado, en ese entonces, las aplicaciones que aprovechaban las capacidades multihilo 
eran contadas, así que los desarrolladores de aplicaciones, juegos y sistemas debieron trabajar 
arduamente para sacar partido al potencial de estos procesadores con sus respectivas 
aplicaciones, ahora el panorama es similar en el mercado de los teléfonos móviles. 
Bueno, hasta aquí hemos hablado solamente del procesador, pero otro de los 
aspectos sumamente importantes en un teléfono móvil de gama alta en la actualidad es el 
sistema gráfico. Así, el próximo procesador OMAP 4 (Open Media Applications Processor 4) de 
Texas Instruments que también será multinúcleo) ya que se basará en el ARM Cortex A9 y el 
subsistema gráfico entregará soporte para reproducción y grabación de video en alta 
definición a 1080p, característica que podrán usar los teléfonos que se basen en este SoC , 
además de resoluciones de pantalla más altas y la posibilidad de tomar fotografías incluso a 20 
mega píxeles a través de los respectivos módulos, algo por ahora impensado pero que a futuro 
se ve totalmente factible según la documentación de TI (Texas Instruments). 
Además, del Cortex-A9 se debe contar con el nuevo modelo de ARM, el Cortex-A15, 
que serán multiprocesadores de dual core o quad core (doble o cuádruple núcleo), y tendrán 
frecuencias de hasta 2.5 Ghz. Con el procesador Cortex A15, ARM está introduciendo nuevas 
tecnología que permiten la virtualización del hardware, así como la capacidad de alcanzar 
hasta 1 Tera de memoria o capacidades mejoradas de corrección de errores. Al extender sus 
funcionalidades e incrementar el número de núcleos de procesador, se impulsa el rendimiento 
de la línea de procesador Cortex y ARM consigue mantener la eficiencia energética que los 
dispositivos móviles requieren para proporcionar el tiempo de batería que demandan los 
usuarios. 
Ilustración 11: Arquitectura Cortex A15 MPCore. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
18 
 
 
El bajo consumo de energía y las capacidades mejoradas del Cortex A15 también 
consiguen un mejor rendimiento de los servidores, introduciéndose así en el tradicional 
ámbito de dominio de Intel, aunque no estará disponible hasta 2012. 
 
 
NVIDIA TEGRA 
 NVIDIA Tegra 2 es uno de los procesadores de móviles más avanzados del mundo. 
Incluye la primera CPU de doble núcleo del mercado de móviles para duplicar la velocidad de 
navegación en la web, la GPU NVIDIA GeForce ULP (muy bajo consumo) para proporcionar 5 
veces más velocidad de juego y el primer procesador de vídeo Full HD (1080p) del sector para 
reproducir películas o realizar videollamadas con la máxima fluidez y calidad de imagen. Sus 
características fundamentales son: 
- CPU ARM Cortex-A9 de doble núcleo. La primera CPU con doble núcleo del mercado 
de móviles. Acelera la navegación en la web, los tiempos de respuesta y el rendimiento del 
dispositivo en general. Es la primera CPU para móviles del mundo en admitir ejecución fuera 
de orden, lo que significa más eficiencia de procesamiento y mejor experiencia de uso en 
general. 
- GPU GeForce de muy bajo consumo (ULP). La tecnología de gráficos de NVIDIA 
diseñada para aplicaciones de bajo consumo proporciona una magnífica calidad de 
visualización en dispositivos móviles. La GPU GeForce ULP ofrece una extraordinaria velocidad 
de juego 3D en el móvil e interfaces gráficas más ágiles y atractivas. 
- Procesador de reproducción de vídeo 1080p. Permite reproducir vídeos con 
resolución Full HD (1080p) en el dispositivo móvil. Ofrece reproducción de vídeo en alta 
definición con altas frecuencias de cuadro y la posibilidad de ver vídeos Flash HD directamente 
en la web sin agotar la batería. 
 
http://www.celularis.com/wp-content/uploads/2010/09/cortexpower-e12839993981541.gif
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
19 
 
SAMSUNG ORION 
Samsung Orion es el nombre de los procesadores de doble núcleo, basados en ARM 
Cortex A9, que la empresa coreana ha desarrollado, por otra parte también están a las GPU 
Mali 400, también diseño de ARM, que serán las elegidas para acompañar a los nuevos 
procesadores. 
Este conjunto representa el relevo generacional de los chipsets más potentes que hay 
ahora mismo en el mercado de telefonía móvil, los Hummingbird de Samsung, basados en 
Cortex A8, con PowerVR en la parte gráfica. 
Cabe destacar que la GPU utilizada, Mali-400, no es el diseño más moderno que tiene 
ARM, pero cuenta con cuatro núcleos capaces de reproducir dos flujos de vídeo 1080p, uno 
para la pantalla del dispositivo, y otro para una salida externa de vídeo. 
El nuevo hardware es cinco veces más potente en cuestiones gráficas que el de un 
Samsung Galaxy Tab (Hummingbird), por poner un ejemplo, llegando a niveles más parecidos a 
los de una Xbox 360 o una PlayStation 3, que de un teléfono móvil actual. 
Debido a sus cualidades gráficas se cree que será elegido para integrarlo en el futuro 
PlayStation Phone con sistema operativo Android. 
 
OMAP 4 
La plataforma OMAP 4 de Texas Instruments tiene dos cores basados en la 
arquitectura Cortex-A9 de ARM, la misma que ha utilizado Samsung para crear Orion, aunque 
tiene alguna diferencia significativa respecto al procesador coreano. La más notable es la GPU 
integrada, que en el caso de OMAP 4 es la PowerVR SGX540, incorporada en los procesadores 
Hummingbird en los Samsung Galaxy S. OMAP 4 se distribuirá en dos versiones: OMAP4430, 
cuyos cores funcionan a 1 GHz cada uno, y OMAP4440, con una velocidad de 1,5 GHz paracada core. 
Al igual que Orion, OMAP 4 estará fabricado en 45 nm, con el objetivo de reducir lo 
máximo posible el consumo de energía. En este sentido, cabe destacar también la inclusión de 
la tecnología SmartReflex 2, que permite controlar de forma dinámica el voltaje, frecuencia y 
energía empleada por los componentes del sistema en función de la actividad o la temperatura 
que presenten. 
En el terreno gráfico, Texas Instruments asegura que OMAP 4 será capaz de ofrecer 
soporte para casi cualquier aplicación de tecnología 3D que pueda aparecer: juegos, interfaces 
de usuario, reproducción de vídeos FullHD 3D, graHaIióﾐ de ┗ídeos 3D eﾐ alta defiﾐiIióﾐ… Para 
la grabación estereoscópica de imágenes, las características técnicas de la plataforma 
especifican que OMAP4430 podría procesar las imágenes captadas por 2 cámaras de hasta 12 
megapíxeles de forma simultánea, mientras que OMAP4440 podría hacer lo mismo con 2 
cámaras de hasta 20 megapíxeles. 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
20 
 
Texas Instruments ha anunciado que OMAP 4 está pensada para gobernar el cerebro 
de los smartphones, tablets y dispositivos portátiles más exigentes. Según Texas Instruments, 
ya están siendo fabricadas las primeras muestras de OMP4430 para ser distribuidas a sus 
clientes, mientras que OMAP4440 tendrá que esperar al primer trimestre de 2011. 
 
Ilustración 12: Arquitectura OMAP 4. 
SNAPDRAGON 
La gama de procesadores Snapdragon de Qualcomm deja atrás al procesador de 1GHz, 
para lanzar el nuevo procesador Snapdragon de 1.2GHz y de doble núcleo, en concreto los 
procesadores MSM8360 y MSM8660. 
Se trata de la tercera generación de estos procesadores. En concreto este procesador 
es capaz de dar soporte de gráficos 2D/3D, con aceleración OpenGL ES 2.0 y OpenVG 1.1, 
siendo capaz de descodificar y codificar vídeo en una resolución de 1080p y da soporte a 
pantallas con una resolución máxima WXGA, que suele ser 1280×720 píxeles o 1280×800 
píxeles en formato 16:10. Integra soporte para GPS, para redes HSPA+ y EV-DO (dependiendo 
del procesador) por lo que va directamente dirigido a terminales como smartphones y también 
a estas nuevas tablets que por fin aparecen. 
 También Qualcomm está trabajando en el chip Snapdragon 8X72, será un dispositivo 
de doble núcleo que funcionará a 1,5 GHz. 
 Como se ha tratado en el siguiente documento el futuro de los smartphones está en la 
utilización de los microprocesadores multinúcleo para así poder mejorar sus prestaciones y 
para poder ofrecer nuevas aplicaciones a los usuarios. 
 
 
 
Microprocesadores en SMARTPHONES Evolución multinúcleos 
21 
 
Bibliografía 
http://www.administracionsanitaria.com/index.php?q=node/1807 
http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Simon 
http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/IBM_Simon 
http://www.arm.com/ 
http://muycomputer.com/Actualidad/Noticias/Arquitectura-ARM-de-
moda/_wE9ERk2XxDCpcSQVdloA3fB4bQaLwI8q7F8bCxdBO_BCiLOruR8PyznJA5jfi7qJ 
http://www.eetimes.com/electronics-news/4200451/Apple-s-A4-dissected-discussed--and-
tantalizing 
http://www.chw.net/2010/06/revelan-los-secretos-detras-de-apple-a4/ 
http://www.tested.com/news/arm-wrestling-apple-a4-vs-samsung-hummingbird/453/ 
http://www.ubmtechinsights.com/uploadedFiles/Apple%20A4%20vs%20SEC%20S5PC110A01.
pdf 
http://focus.ti.com/general/docs/wtbu/wtbuproductcontent.tsp?contentId=14649&navigatio
nId=12643&templateId=6123 
http://www.eetimes.com/design/signal-processing-dsp/4017566/Analysis-Qualcomm-s-1-
GHz-ARM-Snapdragon- 
http://www.qualcomm.com/products_services/chipsets/snapdragon.html 
http://www.madboxpc.com/multi-nucleos-%C2%BFel-futuro-de-los-smarthphone/ 
http://www.madboxpc.com/multi-nucleos-%C2%BFel-futuro-de-los-smarthphone/ 
http://es.globedia.com/arm-a15-procesadores-smartphones-2012 
http://www.nvidia.es/object/tegra-2-es.html 
http://gizmologia.com/2010/06/qualcomm-snapdragon-doble-nucleo 
http://www.xataka.com/otros/qualcomm-ya-tiene-listo-su-snapdragon-a-15-ghz-potencia-
maxima-en-tu-movil 
http://www.androidsis.com/snapdragon-para-el-futuro-android/