Intel vs PowerPC - Windows XP vs Mac OS X

Autores: Manuel de la Rosa García, Esteban Peruyero Bernardo, David Gómez Peláez

Fecha: 19 de Mayo de 2006

Objetivos

Tras las noticias sucedidas en el último año, en las que primero Apple se pasaba de procesadores PowerPc a procesadores Intel, después se conseguía instalar Mac OS X (para la arquitectura x86) en ordenadores con dicha arquitectura pero que no eran Apple, y finalmente Apple lanzaba la herramienta Boot Camp con la que se permite instalar en sus nuevos "MacIntel" Windows XP junto a MAC OS, quisimos curiosear (no todo lo que nos hubiese gustado) en este conjunto de arquitecturas - operativos.

Imagen extraida de www.genbeta.com

El objetivo de este trabajo es realizar una pequeña comparativa (en la medida de lo posible con el material del que disponemos) entre los sistemas operativos Windows XP y Mac OS X, y entre las arquitecturas x86 y PowerPC.
Para ello vamos a realizar una serie de pruebas que requieran un uso elevado de la CPU en ambos sistemas, con unas configuraciones que describiremos más adelante.
Comentar que nos hubiese gustado disponer de uno de los nuevos G5 equipado con Intel Core Duo, pero no tenemos esa suerte (ni 1500 euros disponibles).

Como apunte de ultima hora destacar que Apple ha dejado de actualizar el codigo fuente de Darwin (Darwin es el sistema que subyace en Mac OS X, cuya primera versión final salió en el 2001 para funcionar en los ordenadores Macintosh.), con el fin de dificultar el parcheado e instalacion de MAC OS X en ordenadores ajenos a la compañía.

Teoría básica

Como conceptos previos, creemos conveniente explicar las diferencias básicas entre la arquitectura x86 y la arquitectura PowerPC, así como las principales entre Windows XP y Mac OS X.
Comenzaremos con las diferencias más destacables entre las arquitecturas:

La arquitectura x86 nació en el año 1978 con el 8086 y era un procesador CISC (computación mediante conjunto de instrucciones complejo) de 16 bits. Al año siguiente se presentó el 8088, utilizado en el PC de IBM, y que nos trae hasta los PCs de hoy en día, siendo aún compatibles con aquel 8086 (algo que ciertas personas creen un lastres, y otros una genialidad por parte de los desarrolladores).

Los procesadores PowerPC son mucho más jóvenes, comenzando en 1993 con el PowerPC 601 (nacido de dos años de colaboración entre IBM, Apple y Motorola), y que es un procesador RISC (computación mediante conjunto de instrucciones reducido) de bajo coste (en principio mucho más sencillo y rápido). Actualmente la arquitectura x86 ha intentado pasarse a RISC mediante un convertidor de instrucciones, pero lógicamente no puede alcanzar todo su beneficio. Hoy en dia los procesadores siguen una arquitectura interna similar, ya sean RISC o CISC.

Otra de las grandes diferencias entre x86 y PowerPC es que el primero utiliza 8 (alguno de propósito especial) y el PowerPC utiliza 32 registros de propósito general. Ésto se puede deber a que en 1978 la memoria estaba mucho más cara que en 1991, aunque sigue suponiendo un aumento de coste para los PowerPC.

Queremos reseñar también las "tuberías" por las que pasan las instrucciones al ser ejecutadas. Una instrucción se divide en fases, que pueden ser más simples o más complejas. La arquitectura x86 utiliza muchas fases pero muy simples. Ésto implica una mayor frecuencia de reloj de la CPU, pero no tiene por qué verse reflejado en un incremento real de rendimiento.
Los procesadores PowerPC utilizan menos fases pero más complejas,lo que limita la frecuencia de reloj de la CPU. Es debido a ésto el que pueda "compararse" un procesador PowerPC a 2Ghz con un procesador x86 a 3Ghz por ejemplo.

Por último, la diferencia de consumo es claramente significativa entre estos procesadores: un procesador x86 consume mucho más que un PowerPC.

En cuanto a los sistemas operativos, podría ser un trabajo entero comentar las diferencias entre ambos, y no es el cometido de éste, por tanto vamos a remitirnos a esta comparación entre sistemas operativos de la Wikipedia. En ella vemos las difrencias básicas de estos dos sistemas operativos entre otros.

Cabe destacar que utilizaremos un procesador G5 dentro de los procesadores de la familia Power PC, un Pentium 4 con tecnologia Hyper-Threading y un Pentium M. Lo cual es interesante conocer dadas las características particulares de cada elemento con el fin de analizar que resultados se corresponden realmente a diferencias de rendimiento de cada arquitectura y que resultados se deben a terceras características.

Configuración de partida

Las pruebas realizadas se llevaron a cabo sobre los siguientes ordenadores:

Equipo donde se instalaron ambos sistemas operativos (Windows XP Profesinal SP2 en una particion de 80 Gb, y Mac OS X 10.4.6 para arquitectura x86 en una partición de 20 Gb).

Pentium 4 a 2.8 Ghz con HT
Placa base ASUS P4P800
1 Gb de DDR-400
Tarjeta Gráfica ATI Radeon 9200SE de 128 Mb
Disco Duro ATA-100 de 120 Gb

Equipo en el que se instaló solamente Windows XP Home Edition en una partición de 35.6 Gb.

Pentium M a 1.8 Ghz
Placa Toshiba m40
1 Gb de DDR2
Tarjeta Gráfica ATI Mobility Radeon x600SE de 128 Mb
Disco Duro ATA de 100 Gb

Equipo Macintosh G5 en el que se instaló Mac OS X 10.4.6 para PowerPC.

PowerPC G5 a 1.8 Ghz
iMac G5 (1ª Generación)
256 Mb + 1 Gb DDR-400
Tarjeta gráfica nVidia GeForce X 5200 de 64 Mb
Disco Duro Serial ATA de 80 Gb

Desarrollo

Primer paso

En primer lugar nos dispusimos a instalar Mac OS X en el ordenador con arquitectura x86, algo soportado parcialmente desde hace unos meses y de manera no oficial, por lo que no hay una información clara acerca de ello. Tras sondear diversas opciones, nos decidimos por seguir los pasos indicados en la siguiente guía: http://www.cristalab.com/tutoriales/116/instalar-mac-os-x-en-un-pc-intel-x86, ya que era la más simple y en principio servía para la configuración del ordenador.

Para ello deberíamos crear una partición libre (sin formatear) en nuestro disco duro, seleccionar en la BIOS que el PC arranque desde el DVD, y reiniciar con la ISO de Mac OS X en la unidad DVD. Tras un primer fiasco con las particiones, conseguimos comenzar con la instalación.

Los pasos a seguir para la instalación una vez arrancado el programa de instalación no pueden ser más simples, tan sólo se ha de contestar preguntas relacionadas con el idioma, el pais, los paquetes a instalar (nada complejo), y poco más. Lo único quizá menos intuitivo es crear la partición el formato "Mac OS Extended (Journaled)", algo que explica claramente la guía antes mencionada.

Tras una media hora, teníamos Mac OS X (la edición para los nuevos MacIntel) funcionando en nuestro Pentium 4, aunque con un pequeño problema: las tecnologias Quartz Extreme y Core Image aún no son soportadas por la tarjeta de video que disponemos, por tanto nos limitará a la hora de elegir las pruebas a realizar. Tampoco hay drivers para el modem adsl, pero no supone mayor problema para lo que queremos realizar.

Con esto sólo nos falta instalar el Photoshop CS en todos los ordenadores, asi como el CineBench y el HandBrake, los programas que utilizaremos para las pruebas. Éstas instalaciones se realizan sin ningún problema.

Segundo paso

Una vez instalamos lo necesario, procedemos a realizar las pruebas, que serán las siguientes:

Realización de un benchmark llamado CineBench , el cual se puede realizar tanto en Windows como en Mac OS X (a su vez tanto x86 como PowerPC).
Tanto en el Pentium M como en el G5 se realizaron tests completos, con los siguientes resultados:

En el ordenador con ambos operativos sólo se realizó el test de CPU, ya que como comentamos anteriormente, la aceleración gráfica no estaba habilitada. Los resultados fueron los siguientes:

Pentium M:

Rendering (Single CPU): 260 CB-CPU
Rendering (Multiple CPU): --- CB-CPU
Shading (CINEMA 4D) : 298 CB-GFX
Shading (OpenGL Software Lighting) : 1309 CB-GFX
Shading (OpenGL Hardware Lighting) : 3162 CB-GFX
OpenGL Speedup: 10.60

Apple G5:

Rendering (Single CPU): 236 CB-CPU
Rendering (Multiple CPU): --- CB-CPU
Shading (CINEMA 4D) : 253 CB-GFX
Shading (OpenGL Software Lighting) : 859 CB-GFX
Shading (OpenGL Hardware Lighting) : 1604 CB-GFX
OpenGL Speedup: 6.34

Pentium 4 con Windows XP:

Rendering (Single CPU): 266 CB-CPU
Rendering (Multiple CPU): 306 CB-CPU
Multiprocessor Speedup: 1.15
Shading (CINEMA 4D) : 283 CB-GFX
Shading (OpenGL Software Lighting) : 1067 CB-GFX
Shading (OpenGL Hardware Lighting) : 1147 CB-GFX
OpenGL Speedup: 4.05

Pentium 4 con Mac OS X:

Rendering (Single CPU): 239 CB-CPU
Rendering (Multiple CPU): 295 CB-CPU
Multiprocessor Speedup: 1.24
Shading (CINEMA 4D) : --- CB-GFX
Shading (OpenGL Software Lighting) : --- CB-GFX
Shading (OpenGL Hardware Lighting) : --- CB-GFX
OpenGL Speedup: 0.00

Podemos sacar ciertos detalles de estos resultados, como por ejemplo:
El Pentium M obtiene casi la misma puntuación que el Pentium 4 en renderización con un simple procesador pese a ser de una frecuencia 1 GHz menor, por lo que vemos que estos procesadores para portátiles rinden realmente bien a pesar de una menor velocidad de reloj. Sin embargo, la tecnología Hyper-Threading del Pentium 4 le hace ganar puntos al aprovechar su cierta capacidad "multi hilo".
Otro dato interesante es que el G5 a 1.8 Ghz, también obtiene prácticamente la misma puntuación que el Pentium 4 con MacOS X. Por tanto podemos decir que tanto el G5 como el Pentium M, tienen rendimiento aproximado a un Pentium 4 con un único procesador sin HT, y que en este caso, el HT incrementa el rendimiento del procesador en un 15% en el caso de Windows XP, y en un 24% en el caso de Mac OS X.
Por último vemos que el Pentium M casi duplica en aceleración gráfica al G5, debido en gran parte a sus 128 Mb de tarjeta gráfica (+ 128 más compartidos en la RAM) por los 64 que lleva el G5. Por lo que cabe restarle importancia mayor al procesador en vista de la diferencia de capacidades externas al mismo en el dispositivo de video.
Ripeo de un dvd con el programa Hand Brake (programa GPL con versión para Windows XP y para Mac OS X) utilizando el codec FFmpeg para video, y MP3 para audio. Los tiempos de ripeo fueron los siguientes:

Pentium M: 58 minutos y 30 segundos
Apple G5: 2 h y 45 minutos
Pentium 4 con Windows: 53 minutos
Pentium 4 con Mac OS X: 54 minutos y 40 segundos

Para nuestra sorpresa, los tiempos no fueron los esperados, ya que el programa está diseñado para Mac y la versión de Windows es beta,por lo cual no esperábamos que los menores tiempos fuesen obtenidos en los Windows XP.
El resultado para el Pentium 4 es casi idéntico para ambos SO, no siendo esto realmente sorprendente ya que en éste caso lo que más influye es la velocidad del procesador, y logicamente es el mismo.
Sí son sorprendentes en cambio las 2 horas y 45 minutos del G5, teniendo en cuenta que el procesador tiene la misma frecuencia de reloj que el Pentium M, que dispone de más memoria RAM, y que su disco duro es SATA (ademas de que parece que las versiones windows en realidad usaban una libreria de emulación de comandos POSIX lo cual podria redundar en duplicar alguna instruccion). Ésto nos hizo pensar en cuál era el motivo.
Tras descartar el uso de una "máquina virtual" como pudiera ser Rosetta (el G5 es PPC), o la que se utilizó en la transición Mac OS - Mac OS X, el único punto débil que pudiera justificar estos resultados es la unidad lectora de DVD. El G5 dispone de una unidad lectora de 8x, mientras el Pentium 4 y el Pentium M están equipados con una lectora 12x. Aún así, creemos excesivo el tiempo tardado y no encontramos otra explicación (ni siquiera hablamos del doble de velocidad de lectura, ademas este equipo cuenta con mas RAM, con lo que la capacidad de bufferear la entrada sería mayor). Nos planteamos realizar el ripeo con un volcado previo al disco duro, en cuyo caso el G5 dispondría de ventaja al tener un disco duro SATA, pero no dispusimos de tiempo para realizar de nuevo todos los ripeos.

Aplicación de varios filtros de Photoshop a imágenes de grandes tamaños.
Para ello elegimos dos fotos al azar (fondos de pantalla relacionados con el tema), y las redimensionamos hasta ocupar entre 35 y 40 Mb cada una. Una vez hecho esto, les aplicamos los filtros "Artístico->Esponja" y "Trazos de pincel->Sombreados", los cuales nos parecieron los más costosos para el ordenador.
Los tiempos(en segundos) de aplicación fueron los siguientes:

	Imagen 1 (Esponja)	Imagen 1 (Sombreado)	Imagen 2 (Esponja)	Imagen 2 (Sombreado)
Pentium M	25	21'35	30'21	22
Apple G5	36'44	25	32'20	24'78
Pentium 4 con XP	25	14	27'52	17'27
Pentium 4 con OS X	51	38'43	49'44	36'54

Vemos que los peores tiempos son los del Pentium 4 con Mac OS X, algo que presuponíamos debido al uso de Rosetta para hacer funcionar Photoshop CS (aún no hay versión que funcione de manera nativa en los MacIntel), por lo que, aunque de forma totálmente transparente, se nota el uso de esta tecnología.
También vemos que en el resto de configuraciones el tiempo va ligeramente en aumento desde el Pentium 4 con XP hasta el G5. Al tener los ordenadores Apple la fama de ser usados por todo diseñdor que se precie, creíamos que el G5 obtendría mejores resultados, pero donde realmente se nota su eficacia es al tener varios programas abiertos, punto donde a Windows le cuesta más ejecutarlos son soltura.
Nuevamente, el Pentium M obtiene unos muy buenos resultados,

Finalmente vamos a centrarnos en el Pentium 4 con ambos SO y en una visión global más subjetiva.
Hemos de decir que la velocidad de arranque es muy inferior en Mac OS X (aproximadamente el doble de rápido), asi como que desde el primer pantallazo de escritorio, el sistema operativo está plenamente disponible, sin los típicos tiempos deespera de Windows. También comentar, que pese a tener un entorno visual más complejo, se mueve con total soltura y fluidez, incluso más ligero que Windows XP pese a tener problemas con la tarjeta gráfica.

Enlaces

Apple en la Wikipedia. Historia, hardware, software, etc.
Mac OS en la Wikipedia. El sistema operativo de Apple, desde sus comienzos hasta el X.
Arquitectura x86 en Wikipedia. Historia, evolución, modos, etc.
Windows en la Wikipedia. El sistema operativo de Microsoft,evolución, familias, características, etc.
Tránsito de Apple de PPC a Intel Beneficios del cambio, características, orientación del hardware, etc.
faq-mac. Solución a múltiples problemas para la comunidad Macintosh.
OSX86 Project. Página con información sobre el sistema operativo Mac OS X para la arquitectura x86, siguiendo su evolución, con noticias, y con información técnica sobre Darwin x86, el núcleo Unix de Mac OS X.

Conclusiones

Hoy en día es de lo más normal tener dos o más sistemas operativos instalados en el mismo ordenador, pero generalmente suele ser uno o más Windows y uno o más Linux. Ahora se incorpora, no sabemos por cuanto tiempo (ya que a fecha 17 de Mayo Darwin se ha declarado un proyecto cerrado), la posibilidad de unir Mac OS X a los mencionados anteriormente. ¿Merece la pena?

Como curiosidad para todo desconocedor del mundo Mac, y para ver que hay mundo más alla de Linux y Windows, desde luego. Como sistema operativo a pleno rendimiento y una opción seria, depende de la configuración hardware y del uso que se le vaya a dar, teniendo además en cuenta que quizás a partir de la versión 10.4.6 de Mac OS X no se puedan instalar más actualizaciones. Pese a que nuestro caso no fué demasiado fructífero y no nos aportaría gran cosa como ordenador de uso diario debido a los ya comentados problemas con la tarjeta gráfica y el módem, hemos leído de bastantes personas que consiguen un rendimiento realmente bueno, en cuyo caso si puede ser una opción a considerar, al menos a corto plazo.
Sobre la opción de instalar ambos operativos en un MacIntel, no disponemos de mucha información, aunque creemos que puede llegar a ser mejor opción en caso de que la herramienta Boot Camp mencionada al principio del trabajo, siga una buena evolución.

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