Jobs describió el chip con su moderación habitual durante la presentación del iPad. “Funciona con nuestro propio silicio—el chip A4 de un gigahercio de Apple,” afirmó, añadiendo que el chip A4 incluye la integración de una CPU y un chip gráfico en un único sistema en un chip (SoC, en inglés).
Poco después del comunicado, los expertos empezaron a especular con el hecho de que el chip podría estar basado en la misma arquitectura ARM del iPhone y el iPod Touch.
“No he podido encontrar ninguna fuente oficial que confirme que el A4 utilice ARM,” afirma Tom Halfhill, analista senior de Microprocessor Report. Sin embargo, señala, es lógico asumir que el iPad esté utilizando un procesador basado en la arquitectura ARM. “Tiene sentido, puesto que así Apple no tendría que transportar el SO del iPhone a una nueva arquitectura de CPU.”
Hay quienes han sugerido que el chip podría estar basado en los últimos diseños ARM, más veloces, aunque tanto el núcleo ligeramente más antiguo y lento ARM Cortex 8 como el más reciente ARM Cortex 9 son capaces de funcionar a velocidades de reloj de un gigahercio, señala Halfhill. Aumentar la velocidad de un núcleo ARM Cortex 8—el núcleo que se pensaba que estaba incluido en el chip fabricado por Samsung con el que funciona el iPhone 3GS—a un gigahercio sería posible puesto que el iPad tiene más espacio para las baterías, lo que permite a los ingenieros hacer que el A4 vaya a más voltaje y, por tanto, una mayor frecuencia de reloj.
Gene Munster, analista de investigación senior en Piper Jaffray, afirma que Apple podría haber sentido la necesidad de desarrollar su propio chip por una razón simple. “Una de las razones por las que Apple lo ha hecho es por ahorrar dinero en el chip,” señala Munster. “En el iPhone, el chip de Samsung cuesta 15 dólares—es la tercera parte más cara del teléfono. Pasar de 15 a 5 dólares no suena como que sea mucho, pero si lo multiplicas por 15 millones de dispositivos, la suma es importante.”
La velocidad ‘cruda’ ha sido otra de las razones citadas para explicar el paso de Apple hacia la fabricación de su propio chip, sin embargo Munster no lo cree así—no teniendo cuenta que compañías como NVidia y Qualcomm ofrecen diseños de potencia similar para los netbooks y otros dispositivos. “No puedo imaginar que Apple fuera capaz de construir algo por si misma que fuese mejor que lo que construyen estas compañías,” afirma.
Una razón más probable que explique por qué Apple ha construido su propio chip, afirma Munster, se haya en la necesidad de mantener el consumo de energía al mínimo. “Podrían crear algo que no fuese tan rápido, pero que tuviera un mejor consumo,” señala. “Si te fijas en la vida de la batería de la que están hablando, la tableta es más grande que el iPhone pero parece ser que han hecho un mejor trabajo en cuanto a la vida de la batería.”
El núcleo de gráficos del A4 puede que también use la arquitectura ARM, aunque esto requeriría un tipo de traducción una traducción sobre la marcha del código de las aplicaciones ya existentes para el iPhone. Puesto que “casi todas” las aplicaciones del iPhone ya existentes se podrán ejecutar en el iPad, es más que probable que Apple continue usando versiones mejoradas de los mismos núcleos gráficos presentes en el iPhone y el iPhone 3GS, que fueron creados a partir de diseños cuya licencia pertenece a Imagination Technologies, con sede en el Reino Unido.
Los representantes de Imagination no han querido comentar si el Soc del A4 utiliza un núcleo de Imagination. No obstante Apple posee un poco menos del 10 por ciento de la compañía y todos los modelos del iPhone y el iPod Touch utilizan la familia de núcleos gráficos PowerVR MBC de Imagination. La compañía también confirmó recientemente que el iPhone 3GS utiliza el diseño mejorado del PowerVR SGX. Si el iPad sigue con esta tendencia, podría aprovechar aquellas características del núcleo gráfico de Imagination que resultan excepcionalmente apropiadas para hacer funcionar una pantalla tan grande como la del iPad.
Por ejemplo, Imagination utiliza un sistema llamado “tile-based deferred rendering,” que ayuda a que la interfaz de usuario sea más rápida. “Lo que hacemos es dividir la pantalla en pequeñas zonas,” señala Kristof Beets, director de desarrollo de negocio de gráficos en Imagination. Esto permite a los núcleos gráficos del chip computar las distintas zonas individuales de la pantalla—por ejemplo, 32 por 32 píxeles en una pantalla de 800 por 480, con los datos almacenados en los cachés del chip. El chip evita el acceso a la RAM cada vez que haya que hacer un renderizado a pantalla completa, con lo que es capaz de renderizar una pantalla llena de imágenes mucho más rápidamente.
Una segunda característica de la tecnología de Imagination que podría ser relevante es la del “renderizado diferido”. Normalmente, los algoritmos de 3-D computan los datos de la localización de un objeto dado después de computar su forma y los efectos de luz que se aplican sobre él. Esto significa que cuando los píxeles de la pantalla corresponden a objetos bloqueados por otros objetos, parte de esa computación es desaprovechada. Lo mismo ocurre con los objetos en ventanas puestas unas sobre otras en ento os de escritorio. Los chips de Imagination, por el contrario, computan en primer lugar la localización de los datos, minimizando el número de computaciones que deben hacerse y por tanto permitiendo un menos consumo de energía.
En abril de 2008, Apple adquirió P.A. Semi, un fabricante de chips especializado en procesadores con eficiencia energética y que utilizan la arquitectura PowerPC—la misma arquitectura utilizada por Apple en sus computadoras hasta que cambiaron a las CPUs de Intel en 2006.
“Algunos de los ingenieros de P.A. Semi tenían experiencia con el ento o ARM y, por supuesto, sus conocimientos sobre diseño de chips serían transferibles a cualquier arquitectura de CPU,” señala Halfhill. “No obstante, se tardaría al menos 12 ó 18 meses en diseñar, depurar y manufacturar un SoC altamente integrado como el Apple A4, lo que hace poco probable que los ingenieros de P.A. Semi lo hayan diseñado partiendo desde cero.”
Bajo el punto de vista de Halfhill, esto hace que sea mucho más probable que el chip A4 esté principalmente hecho a partir de diseños que sigan con gran detalle los núcleos ARM existentes. “Apple tendría que trabajar a una enorme velocidad para diseñar su propio núcleo compatible con ARM y el SoC del A4 en tan poco tiempo,” afirma. “Por eso creo que el A4 está construido sobre núcleos de ARM ya existentes.”
Halfhill sugiere que los ingenieros de P.A. Semi podrían haber sido convocados para trabajar en otro proyecto distinto al chip A4. “No me sorprendería si muchos o la mayoría de los ingenieros de P.A. Semi estuvieran asignados a otro proyecto—como por ejemplo un futuro chip A5 de Apple,” afirma.