Cấu hình ổn định, hiệu năng mạnh mẽ, dung lượng lớn, sử dụng được nhiều chức năng công nghệ,… đang là xu hướng phát triển của các hãng sản xuất máy tính xách tay trong những năm gần đây. Cho nên các dòng cấu trúc cho máy như ARM hay x86 đều luôn được các hãng công nghệ tin dùng.
- Laptop chip ARM Snapdragon Dell Inspiron 14 7441 Plus: hiệu năng thay đổi cuộc chơi
- Qualcomm ra mắt siêu chip Snapdragon X Plus chuyên trị AI sẵn sàng “nuốt chửng” cả Apple và Intel
- Qualcomm sẽ ra mắt CPU kiến trúc ARM 12 nhân, cạnh tranh với chip Apple M2
Tầm quan trọng của bộ vi xử lý trong công nghệ hiện đại
Thời đại 4.0, nơi mà hiện đại hóa lên ngôi thì những nhu cầu sử dụng của con người cũng có nhiều sự thay đổi, đòi hỏi phải có nhiều tính năng tiện ích nhưng vẫn được tinh gọn. Không ngoại lệ, những hãng công nghệ vẫn đang liên tục cho ra mắt các dòng sản phẩm mới được tích hợp nhiều công năng.
Về laptop, phần cứng và phần mềm của máy đều phải được xây dựng chặt chẽ. Ngoài ra phải được tích hợp thêm nhiều tính năng hợp xu hướng để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng, đặc biệt là tệp khách hàng thuộc mảng sáng tạo nội dung.
Cấu trúc ARM trên laptop là gì, đặc điểm, hiệu năng?
ARM là bộ phận gì, được đặt ở đâu và có tính năng như thế nào? Hãy cùng Phong Vũ tìm hiểu chi tiết về ARM.
Đặc điểm
ARM (Advanced RISC Machine hay Acorn RISC Machine) là tập lệnh cụ thể được phát triển bởi Công ty Arm Holdings có tiếng. Đây được hiểu là một kiến trúc bộ xử lý dựa trên RISC (Reduced Instruction Set Computer – Máy tính có tập lệnh đơn giản hóa), giúp giảm tiêu thụ điện năng, cung cấp năng lượng cần thiết và mang đến hiệu suất cao dành cho các thiết bị điện thoại thông minh, máy tính bảng, laptop hoặc các thiết bị thông minh khác trên thị trường.
Một số hãng công nghệ đã sử dụng cấu trúc ARM và các phiên bản tùy chỉnh để các đối tác có thể sản xuất và phát triển thêm các dòng chip mới bao gồm:
- Apple tự sản xuất nhiều chipset dựa trên cấu trúc ARM cho iPhone, iPad và MacBook.
- Nvidia: Với vai trò chủ yếu là nhà sản xuất GPU, Nvidia đã tận dụng thiết kế Carmel để tạo ra SoC Tegra Xavier 64-bit, được sử dụng trong các thiết bị điện toán Jetson AGX Xavier.
- Samsung có nhiều bộ vi xử lý ARM 32 bit và 64 bit dành cho toàn bộ dòng sản phẩm điện tử tiêu dùng của họ gọi là Exynos.
- Ampere Computing đã sản xuất vi xử lý đa lõi dành cho máy chủ có tên Altra.
- Qualcomm có Chip Snapdragon sử dụng thiết kế lõi có tên Kryo, một biến thể tùy chỉnh của Cortex-A. Ngoài ra, Qualcomm cũng hợp tác với Microsoft và ARM để tạo ra chip SQ1 và SQ2 trên Surface Pro X và Surface Pro X 2020.
Tính năng
Cấu trúc ARM giúp thực hiện mọi chức năng của sản phẩm một cách hiệu quả trên một con chip duy nhất. Bộ xử lý có thể mã hóa những tập lệnh đơn giản bằng số lượng bit ít hơn, giảm tiêu hao bộ nhớ và thời gian chu kỳ thực thi.
Một số tính năng chính của bộ xử lý ARM bao gồm:
- Hiệu quả và tiết kiệm năng lượng hơn những kiến trúc khác
- Quản lý năng lượng tốt, kéo dài thời lượng pin cho các thiết bị di động
- Khả năng mở rộng thiết kế, có phiên bản tùy chỉnh để đáp ứng nhu cầu của nhiều thiết bị khác nhau
- Kích thước nhỏ gọn, không chiếm diện tích
- Mang đến hiệu suất cao, ứng dụng được trong nhiều thiết bị điện tử và điện tử tiêu dùng
- Hỗ trợ đa nền tảng, hỗ trợ ảo hóa và bảo mật cao
Về cấu trúc x86 truyền thống
Vậy còn x86 là cấu trúc như thế nào và hoạt động có hiệu quả không? Dưới đây sẽ là lời giải đáp.
Đặc điểm
Kiến trúc X86 được thiết kế với tập lệnh đa dạng và phức tạp. Thiết bị có chứa x86 có thể thực hiện nhiều lệnh phức tạp như phép tính số học, điều kiện nhảy, truy cập bộ nhớ và nhiều chức năng khác trong 1 lệnh duy nhất.
x86 có xuất xứ từ công ty công nghệ hàng đầu ở Mỹ – Intel, được ra mắt lần đầu vào những năm 1970 khi Intel bắt đầu phát triển vi xử lý 8086.Sau đó Intel tiếp tục phát triển và mở rộng kiến trúc x86 với việc ra mắt các phiên bản dành cho máy tính xách tay cải tiến hơn và hiện đại hơn. Sau này, cấu trúc x86 được nhượng quyền lại cho các nhà sản xuất chip khác như AMD – một công ty công nghệ đối thủ sử dụng. Trên thị trường hiện tại, các con chip dựa trên x86 thường được dùng cho các dòng chip Intel Core i (Core i3, i5 ,i7,…) từ Intel và các dòng chip Ryzen, Threadripper, EPIC từ AMD.
Tính năng
Hiện tại, kiến trúc x86 gần như được sử dụng phổ biến cho đa số các mẫu máy tính xách tay cá nhân, server và thậm chí là siêu máy tính. Nhờ có nhiều tính năng tốt từ Intel nên x86 được phát triển và có nhiều phần mềm viết chương trình dựa trên kiến trúc này. Một số phần mềm được viết cho kiến trúc này bao gồm các nền OS: MS DOS, Window, Linux, BSD và các biến thể Unix.
Ngoài ra, x86 còn có một số tính năng đáng phải nhắc đến như:
- Sử dụng thanh ghi để lưu trữ và xử lý dữ liệu các dữ liệu khó.
- Hỗ trợ việc thực hiện nhiều luồng thực thi song song thông qua việc sử dụng bộ vi xử lý đa nhân.
- Có khả năng chuyển đổi giữa các chế độ hoạt động khác nhau như chế độ bảo vệ và chế độ thực. Chế độ bảo vệ cung cấp tính năng bảo mật ổn định hơn cho hệ điều hành và ứng dụng.
- Cho phép lệnh trực tiếp truy cập và xử lý dữ liệu trong bộ nhớ bao gồm cả bộ nhớ RAM, thiết bị ngoại vi.
- Hỗ trợ đa nhiệm cho phép nhiều ứng dụng chạy cùng lúc trên hệ điều hành.
- Có thể thực hiện các lệnh được thiết kế cho các phiên bản cũ hơn một cách dễ dàng.
So sánh cấu trúc ARM và cấu trúc x86
Mỗi cấu trúc điều có một điểm mạnh riêng, hỗ trợ cho các thiết bị điện tử hoạt động được ổn định với hiệu suất tối đa nhất có thể. Hầu như cả hai đều có thị trường cho riêng mình và là đối thủ cạnh tranh với nhau, việc đặt hai kiến trúc này lên bàn cân so sánh cũng là một thông tin thú vị mà các tín đồ công nghệ nên tìm hiểu!
Về mặt điện năng, kiến trúc ARM rất phù hợp cho các thiết bị chạy bằng pin vì chúng có hiệu suất tốt trên mỗi watt, tỏa ra ít nhiệt hơn so với bộ xử lý x86 truyền thống. Vậy nên dùng ARM sẽ giúp kéo dài thời lượng pin hơn cho các thiết bị di động. Ví dụ như một bộ vi xử lý core i7 thông thường tỏa ra khoảng 45W nhiệt. Trong khi vi xử lý điện thoại thông minh SoC(bao gồm cả GPU) nền tảng ARM chỉ tỏa ra tối đa 3W nhiệt, khoảng 15 lần ít hơn so với Intel i7.
x86 sẽ chứa nhiều lệnh phức tạp hơn và thực hiện nhiều chức năng cho một lệnh duy nhất, khác với ARM sẽ mã hóa những tập lệnh đơn giản bằng số lượng bit ít hơn, giảm tiêu hao bộ nhớ và thời gian chu kỳ thực thi. Khi đề cập đến điện toán 64-bit, lại có một số khác biệt giữa ARM và Intel. Sự thực là Intel không thiết kế phiên bản 64-bit cho tập chỉ lệnh x86. Các tập lệnh này được thiết kế bởi AMD. Intel muốn hướng đến điện toán 64-bit, nhưng biết rằng nếu lấy kiến trúc 32-bit x86 và tạo ra phiên bản 64-bit thì sẽ không hiệu quả. Vì thế họ bắt đầu dự án với bộ vi xử lý 64-bit tên là IA64. Cùng thời gian đó, AMD đã đi trước một bước và mở rộng thiết kế x86 để tích hợp thêm bộ định vị và thanh ghi 64-bit. Kiến trúc mở rộng đó, được biết đến là AMD64, sau đó rất thành công và trở thành chuẩn chung 64-bit cho vi xử lý x86.
Chip ARM thường có kích thước nhỏ gọn hơn so với chip x86, giúp chúng phù hợp cho các thiết bị di động và nhúng. Bên cạnh đó, các chip ARM mới nhất có thể cạnh tranh với chip x86 về hiệu suất trong nhiều tác vụ.
Kiến trúc ARM big.LITTLE là một cải tiến lớn mà Intel gần như không thể sao chép. Trong một big.LITTLE, các nhân trong CPU không cần phải cùng loại. Thông thường, một vi xử lý Intel 2 nhân hay 4 nhân có 2 hay 4 nhân cùng loại. Còn ARM là tiên phong trong lĩnh vực xử lý di động với hơn 50 tỷ chip đã được xuất xưởng cho thị trường thiết bị di động và thiết bị nhúng. Đối với một số hệ điều hành, kiến trúc ARM là tiêu chuẩn mặc định. Mặc dù Android sử dụng Java là ngôn ngữ lập trình, nó cũng cho phép các lập trình viên để lấy mã nguồn C hoặc C ++ và tạo ra các ứng dụng.
Hiện tại, MIPS và Intel khẳng định về khả năng tương thích 90% với tất cả các ứng dụng có sẵn (gần 100% khi kiểm tra với 150 ứng dụng tiêu biểu trên Android). Con số đó cho thấy hạn chế của các chip Intel trong thị trường các ứng dụng di động.
Tổng kết
Có thể thấy rằng những sản phẩm công nghệ được sản xuất ra đều phải đầu tư rất kỹ lưỡng. Những thành phẩm chất lượng cao sẽ hỗ trợ cho người tiêu dùng được trải nghiệm một cách tốt nhất, nâng cao kiến thức nền và bổ trợ nhiều cho tương lai của ngành công nghệ.
Công việc thiết kế bộ vi xử lý cho các thiết bị cực kỳ phức tạp, luôn được cải tiến và phát triển hết công suất. Cả ARM, Intel và MIPS đều nỗ lực để mang lại những công nghệ CPU tốt nhất cho các thiết bị di động.
Nhưng xét về nhiều mặt thì ARM vẫn nhỉnh hơn và duy trì vị trí top đầu trên thị trường. ARM sẽ là một trong những kiến trúc bộ xử hiện đại bậc nhất với nhiều ưu điểm nổi bật và có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai.
