Cấp bậc tác giả:

Tin Tức Công Nghệ

Vài thông tin cần biết về SoC bốn nhân(thiết bị di động)

Được viết bởi QuangIT ngày 31/03/2013 lúc 09:40 AM
Năm 2011, chúng ta được thấy rất nhiều smartphone, tablet sử dụng vi xử lí hai nhân ra mắt. Chúng nhận được sự chú ý lớn từ thị trường nói chung cũng như những người yêu thích công nghệ nói riêng.

Vài thông tin cần biết về SoC bốn nhân(thiết bị di động)


Năm 2011, chúng ta được thấy rất nhiều smartphone, tablet sử dụng vi xử lí hai nhân ra mắt. Chúng nhận được sự chú ý lớn từ thị trường nói chung cũng như những người yêu thích công nghệ nói riêng. Tuy nhiên, chỉ chưa đầy một năm sau, vi xử lí bốn nhân đã xuất hiện và lấn át hoàn toàn chip hai nhân trên thị trường sản phẩm cao cấp. Vậy những con chip đó thực chất là gì và tầm quan trọng của nó như thế nào đối với thiết bị di động? Trong bài này mình sẽ chia sẻ cho các bạn một ít thông tin về vi xử lí bốn nhân loại dùng trên thiết bị di động và xu hướng phát triển của nó trong năm nay.

Tìm hiểu cơ bản về SoC

1. SoC là gì?

Trước khi đi vào vi xử lí trên di động, mời các bạn làm quen với một khái niệm là SoC. SoC là chữ viết tắt cho System on a chip, hay System on Chip. Theo nghĩa đen, nó là "cả hệ thống trên một con chip". SoC là một mạch tích hợp (mà người ta thường gọi là IC), trong đó tất cả những thành phần quan trọng của một chiếc máy tính hay một thiết bị điện tử đều được đặt trên một con chip duy nhất. Hầu hết những con chip di động mà bạn nghe nói tới như Qualcomm Snapdragon, NVIDIA Tegra, Samsung Exynos, Texas Instrument, Huawei K3V2,… đều là SoC, và tất nhiên, nó cũng chính là thứ được dùng trong smartphone, tablet của chúng ta. Thậm chí có một số máy tính xách tay cũng dùng SoC nữa.

 Qualcomm-soc-and-dime
Một con SoC của Qualcomm, nó chỉ nhỏ cỡ đồng xu mà thôi

Một SoC cơ bản thường có những thành phần sau:
  • Một vi điều khiển, vi xử lí, hay nhân xử lí tín hiệu. Vài SoC thì có thể có nhiều hơn một nhân xử lí, khi đó người ta gọi nó là MPSoC, tức Multiprocessor System on Chip. Ở thế giới di động ngày nay, loại được sử dụng phổ biến là vi xử lí.
  • Các khối bộ nhớ, có thể là RAM, ROM, EEPROM hay bộ nhớ flash
  • Nguồn canh thời gian, chẳng hạn như mạch dao động
  • Một số giao diện như USB, FireWire, Ethernet
  • Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự và ngược lại
  • Mạch quản lí năng lượng, mạch kiểm soát điện áp.
  • Những SoC hiện đại còn có bộ xử lí đồ họa, chip cầu bắc, chip cầu nam, bộ kiểm soát bộ nhớ,...
*Ghi chú thêm: vi xử lí (microprocessor) là IC chỉ có CPU, còn vi điều khiển (microcontroller) là có CPU, RAM và nhiều linh kiện khác được tích hợp lên một đế duy nhất.


Những thành phần kể trên sẽ được kết nối với nhau thông qua một "bus" chung (ví dụ như bus AMBA do ARM phát triển) hoặc bus do một hãng nào đó tự làm. Một số SoC có khả năng kết nối trực tiếp các giao diện với bộ nhớ mà không cần thông qua nhân xử lí nên tăng khả năng nhận dữ liệu.

SoC có một số lợi ích đó là giảm giá thành sản xuất, tăng hiệu năng của thiết bị sử dụng SoC, giảm lượng điện năng tiêu thụ. Ngoài ra, việc áp dụng SoC còn giúp giảm không gian cần thiết để tích hợp các linh kiện điện tử, do đó chúng ta có được những thiết bị nhỏ gọn hơn, hoặc một thiết bị với pin lớn hơn.

 Qualcomm_S4-5_processor_689 copy
Cấu tạo cơ bản của SoC Qualcomm Snapdragon S4. Khối modem bao gồm những thứ về kết nối không dây, ví dụ bộ thu nhận GPS, chip xử lí tín hiệu số, bộ thu phát sóng di động 3G/4G LTE. Khối nhân xử lí thì có hai nhân CPU Krait, bộ nhớ đệm L1/L2. Khồi đa phương tiện thì có GPU, chip tăng tốc video, âm thanh. Ngoài ra chúng ta còn có những hệ thống cốt lõi, RAM (hay bộ nhớ), bộ phận quản lí năng lượng cho thiết bị

2. Vi xử lí bên trong SoC

Như vậy chúng ta đã biết được SoC là một cái lớn, bên trong nó sẽ có nhiều thành phần nhỏ cần thiết để hệ thống hoạt động, và một trong những thành phần quan trọng nhất đó chính là vi xử lí (microprocessor). Vi xử lí, đôi khi còn được gọi với cái tên bộ vi xử lí, là một linh kiện điện tử được chế tạo từ các transitor siêu nhỏ bên trên một vi mạch tích hợp (cũng là IC). Nó có các tính năng như lập trình được, chấp nhận và xử lí dữ liệu, thực thi các lệnh chỉ dẫn mà hệ thống đưa ra, truy cập vào bộ nhớ để lấy hoặc lưu dữ liệu, tính toán,.… Nói cách khác, nó giống như chức năng của bộ xử lí trung tâm (CPU) dùng trên máy tính. Một vi xử lí có thể có nhiều nhân xử lí. Như hình trên thì bạn thấy SoC Snapdragon này có 2 nhân CPU Krait. Snapdragon S4 Pro thì có 4 nhân Krait.

3. Kiến trúc ARM với nhân xử lí

ARM là một công ty có trụ sở tại Anh. Hãng này chuyên nghiên cứu kiến trúc lõi cũng như thiết kế nên các vi xử lí rồi sau đó cấp quyền sử dụng cho các hãng sản xuất khác. Kiến trúc tập lệnh (instruction set architecture) của ARM đang được sử dụng phổ biến hiện tại là ARMv7. Nó có mặt trên hầu hết các SoC dùng trong smartphone, tablet ngày nay. ARM cũng có phát triển ARMv8 với đặc trưng là hỗ trợ điện toán 64-bit, tuy nhiên nó vẫn chưa được nhiều công ty sử dụng vào các sản phẩm thực tế. ARM có hai hình thức cung cấp bản quyền xử lí kiến trúc chứ bản thân họ không tự sản xuất ra các con chip.

Ở hình thức thứ nhất, các hãng như NVIDIA, Samsung, Texas Instrument,… sẽ mua các nhân xử lí do ARM thiết kế sẵn, ví dụ phổ biến là Cortex-A7, Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-A15. Các vi xử lí này sau đó sẽ được kết hợp với nhiều thành phần khác rồi đặt vào bên trong SoC. Hình thức này được sử dụng phổ biến nhất vì nó đơn giản, tiết kiệm chi phí cho các hãng sản xuất phần cứng, trong khi vẫn đảm bảo mang lại hiệu suất như mong muốn.

Một số hãng khác thì không dùng thứ do ARM làm, họ chỉ lấy kiến trúc của ARM về rồi tự thiết kế nên vi xử lí của riêng mình, sau đó mới tích hợp vào SoC. Thông thường, việc các công ty tự thiết kế vi xử lí sẽ mang lại hiệu năng cao hơn các sản phẩm cùng cấp do nó được tối ưu hóa riêng cho SoC, rộng hơn nữa là tối ưu hóa cho cả thiết bị, mà công ty đó muốn sản xuất. Đổi lại, các công ty sẽ phải chi ra rất nhiều tiền bạc, sử dụng nhiều nhân lực nếu muốn tự mình thiết kế vi xử. Qualcomm với nhân Krait, Apple với nhân tùy biến trong A6 là hai cái tên được biết đến rộng rãi trong việc sử dụng hình thức cấp bản quyền thứ hai của ARM. Ngoài ra chúng ta còn có Marvell với nhân XScale, NVIDIA thì có dự án Denver.

SoC bốn nhân dành cho thiết bị di động

Đến đây thì chắc các bạn cũng hiểu SoC bốn nhân là gì rồi phải không nào? Nó là một SoC với bốn nhân xử lí, hay ở Việt Nam người ta gọi là SoC lõi tứ. Thực chất phải nói chính xác là "SoC có vi xử lí bốn nhân (lõi tứ)", hay "SoC có CPU bốn nhân (lõi tứ)", nhưng như vậy thì dài quá nên người ta chuyển sang nói "SoC" + số lõi. Một số người thì chỉ gọi là SoC là vi xử lí lõi tứ, điều này không hoàn toàn chính xác vì chỉ đề cập đến mỗi tính năng xử lí của SoC, nhưng thôi cũng tạm chấp nhận. Đó cũng sẽ là cụm từ mà bạn thường được nghe khi đọc các bài giới thiệu hoặc khi đi mua smartphone, tablet.

Sự thay đổi mang tính cách mạng

SoC lõi tứ dùng cho thiết bị di động bắt đầu có mặt trên thị trường từ những tháng đầu năm 2012, mặc dù nó đã được giới thiệu trong những tháng cuối năm 2011. Qualcomm và NVIDIA là hai cái tên lớn rất nhanh chóng trong việc công bố sản phẩm SoC bốn nhân của mình. Nó đánh dấu một bước tiến nhanh và mang tính cách mạng của công nghệ bán dẫn kích thước nhỏ vì chỉ trong vòng một năm, các công ty đã tìm được cách tối ưu hóa và đặt thêm nhân vào SoC. Trong khi chỉ mới năm 2011, SoC hai nhân mới là cái tên được chú ý trên smartphone, tablet. Trước khi SoC được công bố, người ta khó có thể ngờ rằng một thiết bị nhỏ xíu như điện thoại, máy tính bảng lại có ngày có được số nhân xử lí tương đương với một chiếc máy tính hiện đại.

Một số cột mốc đáng chú ý của SoC bốn nhân
  • 9/11/2011: NVIDIA Tegra 3 được ra mắt chính thức, cùng thời điểm với tablet Asus Transformer Prime. Đây là thiết bị di động đầu tiên, cũng là máy tính bảng đầu tiên, sử dụng SoC lõi tứ.
  • 23/2/2012: Trước thềm triển lãm MWC 2012, LG công bố chiếc điện thoại LG Optimus 4X HD với chip NVIDIA Tegra 3
  • 26/2/2012: Đến lượt HTC ra mắt One X cũng sử dụng NVIDIA Tegra 3
  • Cũng trong ngày 26/2/2012: Huawei ra mắt D1 Quad XL chạy trên SoC K3V2 do chính hãng phát triển
  • 4/5/2012: Samsung Galaxy S III ra mắt. Đây là sản phẩm đầu tiên của Samsung chạy chip bốn nhân Exynos 4 Quad
  • 29/8/2012: Samsung Galaxy Note II được công bố. Nó cũng dùng chip bốn nhân Exynos 4, tuy nhiên xung nhịp được đẩy lên cao hơn một chút so với S III.
  • 28/8/2012: LG Optimus G, thiết bị đầu tiên dùng chip Snapdragon S4 Pro của Qualcomm ra mắt. Đây là một trong những sản phẩm đầu tiên được tích hợp bộ thu phát sóng không dây thẳng vào bên trong SoC để mang lại khả năng tiết kiệm điện tốt hơn, hiệu suất máy được nâng cao.
  • 29/10/12: Nexus 4 được Google công bố, mang trong mình cấu hình mạnh mẽ với Snapdragon S4 Pro, RAM 2GB, màn hình 4,7" 720p và mức giá rất thấp: 299$ cho bản 8GB, 349$ cho bản 16GB
  • 13/11/2012: HTC Butterfly J được giới thiệu ở Nhật. Thiết bị này cũng như chip Snapdragon S4 Pro và là điện thoại đầu tiên trên thế giới có màn hình Full-HD 1080p 5". Bản quốc tế của nó, HTC Butterfly, hiện đã có mặt tại Việt Nam.
  • 7/1/2013: NVIDIA công bố thế hệ chip lõi tứ mới là Tegra 4, bao gồm 4 nhân Cortex-A15, 72 nhân GPU, hứa hẹn tăng thời lượng dùng pin lên 45% so với Tegra 3.
  • 8/1/2013: Qualcomm ra mắt loạt chip Snapdragon mới cho năm 2013, trước hết là hai dòng Snapdragon 800 và Snapdragon 600. Hiệu năng của hai con chip này cao hơn so với Snapdragon S4 Pro và sẽ có mặt trên các điện thoại, tablet của năm 2012.
  • 18/2/2013: LG Optimus G Pro ra mắt như là điện thoại đầu tiên dùng chip Snapdragon 600
  • 19/2/2013: HTC One trình làng, lại một thiết bị nữa được tích hợp SoC Qualcomm Snapdragon 600.
  • 19/2/2013: Cũng trong ngày này, NVIDIA bất ngờ ra mắt chip Tegra 4i có tích hợp bộ thu phát sóng 4G LTE nhưng chỉ dùng bốn nhân Cortex-A9
  • 21/2/2013: Qualcomm công bố chi tiết về Snapdragon 400 và Snapdragon 200 dành cho thị trường trung và thấp cấp. Đây là những con chip đầu tiên dành cho phân khúc khác cao cấp mà có bốn nhân xử lí, đánh dấu một bước đi đầy ấn tượng cho Qualcomm.
Những điều làm nên sức mạnh cho SoC bốn nhân

Với SoC bốn nhân, sức mạnh của nó bao gồm rất nhiều thành phần. Nếu xét về hiệu năng xử lí, nhân CPU và GPU sẽ đóng vai trò quan trọng, trong đó CPU đảm đương những công việc thiên về tính toán, còn GPU thì thiên về đồ họa (mặc dù bây giờ GPU cũng được tăng cường khả năng điện toán của mình). Nhân CPU càng mạnh thì SoC có thể xử lí được nhiều dữ liệu, chỉ dẫn hơn, ví dụ nhân Cortex-A9 sẽ tốt hơn Cortex-A8, Cortex-A15 thì vượt trội so với Cortex-A9... Còn GPU thì Adreno 320 sẽ hơn Adreno 310, tương tự như vậy cho các model khác. Để một hệ thống trở nên mạnh mẽ hơn, cả nhân CPU và GPU phải cùng phối hợp với nhau để mang lại trải nghiệm tốt nhất cho người dùng. Như đã nói ở trên, thường (chỉ là thông thường thôi nhé) thì những nhân tùy biến sẽ hoạt động mạnh mẽ hơn là nhân có sẵn. Qualcomm và Apple là hai cái tên được biết đến nhiều trong lĩnh vực tùy biến nhân CPU.

Nếu nói về khả năng tiết kiệm điện của SoC, chúng ta có một số yếu tố như quy trình sản xuất, công nghệ quản lí điện năng, mức độ tiêu thụ điện của nhân CPU và GPU và rất nhiều thứ khác. Một quy trình sản xuất càng nhỏ sẽ giúp tiết kiệm điện hơn, ví dụ SoC Snapdragon S4 Pro sản xuất trên quy trình 28nm thì sẽ tiết kiệm điện hơn so với Tegra 3 vốn làm trên dây chuyền 40nm. Còn công nghệ quản lí điện năng và năng lượng mà CPU, GPU tiêu thụ thì chúng ta khó biết chính xác vì những thông này khá nặng về mặt kĩ thuật. Chúng ta chỉ biết được thông qua lời giới thiệu của các bên có liên quan, ví dụ ARM nói Cortex-A9 tiết kiệm điện hơn A8, còn Qualcomm thì nói nhân Krait tiết kiệm điện hơn nhân Scorpion...
Các dòng chip bốn nhân phổ biến

Qualcomm Snapdragon S4 Pro

snaprdragon_s4_pro

Thực chất, dòng Snapdragon S4 của Qualcomm chia nhỏ thành Play, Plus, Pro và Prime. Ở đây chúng ta đề cập đến SoC 4 nhân di động nên mình chỉ nói đến các chip Pro mà thôi. Con chip này mang mã hiệu APQ8064, được sản xuất trên tiến trình 28nm, một trong những tiến trình có thể xem là nhỏ và tiên tiến trong thế giới chip di động. APQ8064 sử dụng bốn nhân Krait, mỗi nhân có xung nhịp tối đa là 1,7GHz. GPU Adreno 320 bên trong SoC này mang lại hiệu năng đồ họa ấn tượng, trong một số thử nghiệm thì nó vượt trội hơn cả NVIDIA Tegra 3. Nói riêng về nhân Krait, nó là nhân xử lí được Qualcomm xây dựng dựa trên kiến trúc ARM v7. Krait có nhiều điểm tương đồng với Cortex-A15, tuy nhiên cấu trúc của nó là do Qualcomm thiết kế riêng chứ không phải bê y nguyên chip A15 vào SoC Snapdragon.

Ở thời điểm Snapdragon S4 Pro ra mắt (và trong cả năm 2012), Qualcomm là nhà sản xuất duy nhất tìm được cách tích hợp các thành phần thu phát sóng không dây như GPS/GLONASS, 3G/4G LTE lên thẳng trên SoC. So với các máy chạy SoC NVIDIA Tegra 3/4 hay Samsung Exynos - vốn dùng các chip và module không dây nằm riêng biệt, giải pháp của Qualcomm giúp tối ưu thời lượng dùng pin tốt hơn. Tốc độ thu phát sóng, nhất là sóng di động 3G, cũng được tăng cường, tốc độ truy cập nhanh hơn.

Một số máy dùng SoC Qualcomm Snapdragon hiện nay có thể kể đến như LG Nexus 4, LG Optimus G, LG Optimus LTE II, HTC Butterfly, HTC Desire X, HTC Desire SV, HTC One SV, HTC One S, Sony Xperia T/TX, Xperia V, Xperia S/P/U, Motorola Droid RAZR HD/MAXX HD… Chuyện tiết kiệm pin bên trên cũng đúng cho cả các máy chạy Windows Phone 7 và 8, vốn đều đang sử dụng SoC Snapdragon S4 của Qualcomm, chẳng hạn như Nokia Lumia 920, Nokia Lumia 820, HTC Windows Phone 8X, HTC Windows Phone 8S, Samsung ATIV S...

sony-xperia-z-india

Qualcomm Snapdragon 800 và 600

Đây là hai dòng chip cao cấp nhất của Qualcomm tính đến thời điểm hiện tại, chúng được ra mắt tại triển lãm CES 2013. Nhà sản xuất cho biết mẫu Snapdragon 800 có thể mang lại hiệu năng cao hơn 75% so với S4 Pro nhờ việc sử dụng dây chuyền sản xuất 28nm High Performance for mobile (HPm), trong khi S4 Pro chỉ là dây chuyền 28nm thông thường. Lượng điện tiêu thụ cũng nhờ đó mà giảm xuống. Qualcomm cho biết thêm rằng SoC 800 sử dụng bốn nhân CPU Krait 400 (xung nhịp tối đa 2,3GHz mỗi lõi), GPU Adreno 330, DSP Hexagon v5 và bộ thu phát sóng 4G LTE Cat 4 (150 Mbps) hứa hẹn tăng cường hiệu quả hoạt động của toàn hệ thống.

Về phần GPU Adreno 330, Qualcomm nói nó có thể mang lại khả năng tính toán cao hơn gấp 2 lần so với thế hệ Adreno 320. Một điểm thú vị khác nữa của Snapdragon 800 đó là nó được tích hợp kết nối Wi-Fi 802.11ac, thế hệ Wi-Fi mới nhất cho phép tốc độ và vùng phủ sóng tốt hơn nhiều so với chuẩn 802.11n đang được dùng phổ biến hiện nay.

Trong khi đó, Qualcomm Snapdragon 600 thì có cấu hình thấp hơn một chút, tuy nhiên nó vẫn mang lại hiệu năng cao hơn 40% so với Snapdragon S4 Pro trong khi tiêu thụ ít điện hơn. SoC 600 sử dụng bốn nhân CPU Krait 300 với tốc độ tối đa 1,9GHz, GPU Adreno 320 và hỗ trợ bộ nhớ LPDDR3. Kết nối 4G LTE 150Mbps, Wifi 802.11ac, Miracast đều có mặt đầy đủ trên SoC 600.

Snapdragon 800 có lẽ phải đến giữa hoặc cuối năm nay mới chính thức có mặt trên thị trường, còn Snapdragon 600 thì đã xuất hiện trên LG Optimus G Pro bản quốc tế, HTC One.

HTC One_Silver_3V_575px

Qualcomm Snapdragon 400 và 200

 qualcommtablet

Snapdragon 400 được thiết kế để mang lại hiệu năng cân bằng với kết nối đa dạng và thời lượng dùng pin dài. Nó sử dụng CPU với hai nhân Krait hoặc bốn nhân Cortex-A7, GPU Adreno 305, hỗ trợ hai SIM với kết nối đa dạng, camera tối đa 13,5MP, quay phim 1080p, chuẩn truyền nội dung không dây Miracast. Trong khi đó, Snapdragon 200 thì sở hữu bốn nhân Cortex-A5, GPU Adreno 203, hỗ trợ đa SIM, hai SIM hai sóng, hiển thị hình ảnh HD và camera tối đa 8MP. Qualcomm hứa hẹn chip Snadragon 400 và 200 sẽ có mặt trong năm nay, tuy nhiên không có tên thiết bị hay nhà sản xuất phần cứng cụ thể nào được công bố. Bạn có thể xem thêm cấu hình chi tiết của Snapdragon 400 và 200 tại đây.

NVIDIA Tegra 3

 t3_2

Tegra 3 được sản xuất trên dây chuyền 40nm và sử dụng bốn nhân ARM Cortex-A9. Khi chạy cùng lúc bốn nhân, chúng sẽ có xung nhịp là 1,3GHz, còn nếu chạy từng nhân đơn lẻ, tốc độ tối đa có thể đạt được là 1,7GHz. Theo NVIDIA, Tegra 3 nhanh hơn Tegra 2 năm lần trong các thao tác tổng quát, bốn lần trong việc lướt web, ba lần trong khả năng xử lí hình ảnh nhờ vào bộ xử lí đồ họa (GPU) 12 nhân GeForce. GPU này có thể đảm nhiệm việc dựng và phát hình 3D, sau đó thiết bị có thể xuất hình ra màn hình lớn nhờ cổng HDMI. Còn với những tác vụ đòi hỏi CPU phải xử lí nhiều, Tegra 3 mạnh chỉ hơn hai lần so với Tegra 2. Tegra 3 có sức mạnh tương đương với CPU Intel Core 2 Duo T7200 ra mắt cách đây 4 năm.

Tegra 3 được NVIDIA giới thiệu là một CPU có 4 nhân, nhưng thực ra nó có đến 5 nhân. Nhân thứ năm này có tên là Companion Core, tạm dịch là "Nhân phối hợp", do đó nó chỉ đảm nhiệm các tác vụ cần ít tài nguyên hệ thống, chẳng hạn như để máy ở chế độ nghỉ, nhắn tin, nghe nhạc và để cho các nhân khác được nghỉ ngơi nhằm tiết kiệm điện năng tiêu thụ. Tuy nhiên, nhân thứ năm này vẫn là lõi ARM Cortex A9 tương tự như bốn nhân còn lại nên nó vẫn có thể phát được phim HD 1080p mà không cần sự hỗ trợ nào khác.

 asus-transformer-prime-tf201-champagne-vue-dos-vue-face
Asus Transformer Prime, một trong những tablet đầu tiên dùng chip NVIDIA Tegra 3

Trong năm 2012, Tegra 3 không được nhiều hãng sản xuất sử dụng không phải vì nó yếu mà vì thời lượng dùng pin không tốt. Mặc dù đã áp dụng nhân thứ 5 để tiết giảm mức năng lượng tiêu thụ nhưng vì không có chip LTE vào trong SoC nên hãng chưa đạt được mức độ tiêu thụ điện như mong đợi.

Tegra 3 có ba dòng chip:
  • T30L: xung khi chạy bốn nhân là 1,2GHz, xung khi chạy một nhân là 1,3GHz, GPU ULP GeForce 416MHz. Có mặt trên Asus Transformer Pad TF300T, Microsoft Surface, Nexus 7,Sony Xperia Tablet S, Acer Iconia Tab A210, WEXLER.TAB 7t, Lenovo IdeaTab A2109, Toshiba AT300 (Excite 10)...
  • T30: xung khi chạy bốn nhân là 1,4GHz, xung khi chạy một nhân là 1,5GHz, GPU ULP GeForce 520MHz. Có mặt trên Asus Eee Pad Transformer Prime, IdeaTab K2 / LePad K2, Acer Iconia Tab A510, Acer Iconia Tab A700, LG Optimus 4X HD, HTC One X, ZTE Era, ZTE PF 100, ZTE T98, Toshiba AT270, Asus VivoTab RT,...
  • T33: xung khi chạy bốn nhân là 1,6GHz, xung khi chạy một nhân là 1,7GHz, GPU ULP GeForce 520MHz. Nó được dùng cho các máy như Asus Transformer Pad Infinity (TF700T), Fujitsu Arrows X F-10D, Ouya, HTC One X+.
NVIDIA Tegra 4

 Nvidia-tegra4-1

Giống với người tiền nhiệm Tegra 3, Tegra 4 cũng sở hữu bốn nhân xử lí cùng một nhân phụ thứ năm (cấu trúc 4-Plus-1) để đảm nhiệm những tác vụ nhẹ nhàng và giúp hệ thống tiết kiệm điện. Tuy nhiên, NVIDIA sử dụng nhân ARM Cortex-A15 mạnh mẽ hơn nhiều so với Cortex-A9 vốn có mặt trong chip Tegra 3 (Tegra 4 cũng là SoC đầu tiên trên thế giới dùng 4 nhân A15). Ngay cả lõi phụ của Tegra 4 cũng được hãng nâng cấp lên "thế hệ hai". Đáng tiếc rằng Tegra 4 vẫn đi theo con đường của Tegra 3, có nghĩa là các smartphone, tablet vẫn phải cần đến bộ thu phát sóng rời Icera i500 của NVIDIA chứ không được tích hợp thẳng chip thu phát sóng di động vào SoC như Qualcomm S4 Pro.

Nhà sản xuất chưa công bố khoảng xung nhịp cho Tegra 4, chúng ta chỉ biết được rằng bộ xử lí đồ họa bên trong nó có đến 72 nhân tùy biến (có thể nhân CUDA). Nhờ sự kết hợp giữa GPU và CPU mới, thao tác lướt web của người dùng sẽ nhanh hơn 2,6 lần, hiệu năng chạy ứng dụng cũng tăng lên "đáng kể". Tegra 4 còn được tích hợp "NVIDIA computational photography engine", tạm dịch là bộ nguồn tính toán chụp ảnh của NVIDIA. Công nghệ này tận dụng sức mạnh của CPU, GPU trong Tegra 4 cùng bộ xử lí tín hiệu hình ảnh để cải thiện việc khả năng chụp HDR (high-dynamic range, ghi lại ảnh với dải tương phản rộng với đủ chi tiết ở vùng sáng lẫn khu vực tối).

Được biết NVIDIA trang bị cho Tegra 4 công nghệ PRISM 2 nhằm giảm độ sáng đèn nền màn hình trong khi "vẫn cung cấp chất lượng tuyệt hảo". Tổng kết lại, NVIDIA nói Tegra 4 sẽ tiêu hao ít điện hơn 45% so với người tiền nhiệm Tegra 3 "trong các trường hợp sử dụng thông thường". Nó cũng có thể giúp một chiếc điện thoại phát liên tục 14 giờ phim HD. Ngoài ra, Tegra 4 cũng hỗ trợ video ở độ phân giải 4K (UltraHD).

NVIDIA Tegra 4i

Tegra 4i cũng có bốn nhân xử lý và điểm mới đó là modem 4G LTE tích hợp ngay trên chip. Tegra 4 ra mắt tại CES 2013 không có khả năng này. NVIDIA cho biết Tegra 4i có bốn nhân xử lý với xung nhịp 2.3Ghz, 60 nhân xử lý đồ họa và nổi bật nhất là công nghệ hình ảnh Chimera. Trong khi Tegra 4 được trang bị nhân xử lý ARM Cortex-A15 thì Tegra 4i sẽ sử dụng nhân Cortex-A9 thiết lập ở tốc độ xung nhịp 2.3Ghz mỗi nhân. Ngoài ra, 4i có 60 nhân xử lý đồ họa trong khi 4 có 72 nhân còn Tegra 3 là 12 nhân. Giống như Tegra 4, chip mới của NVIDIA cũng sẽ sử dụng model 4G LTE i500 của Icera, một công ty con được NVIDIA mua lại trước đó.

Tegra 4i không hoàn toàn là sản phẩm thay thế cho Tegra 4 mới giới thiệu, cả hai được NVIDIA định hướng ở các phân khúc khác nhau. Trong khi Tegra 4 sẽ là sản phẩm chip xử lý cho superphone và tablet thì Tegra 4i sẽ dành riêng cho smartphone cao cấp. Việc modem 4G LTE được tích hợp trên cùng một cụm chip đó sẽ giúp tiết kiệm không gian bên trong và giảm giá thành sản xuất.

Samsung Exynos 4 Quad

 samsung-exynos-4-quad

Samsung vào tháng Tư năm ngoái đã giới thiệu con chip xử lý thế hệ mới với bốn nhân xử lý mang tên Exynos 4 Quad. Đây là phiên bản nâng cấp từ Exynos 4 hai nhân với những công nghệ chế tạo mới, đem lại hiệu năng xử lý ấn tượng trong khi giảm công suất tiêu thụ điện. Exynos 4 Quad được chế tạo trên dây chuyền công nghệ 32nm với bốn nhân xử lý hoạt động ở tốc độ từ 1.4GHz trở lên. Samsung tích hợp cho chip bộ xử lí đồ họa Mali-400 (bốn nhân), xung nhịp 440MHz.

Exynos 4 Quad sử dụng nhân xử lý ARM Cortex-A9 và được chế tạo với công nghệ High-k Metal Gate. Khi so sánh với Exynos 4 hai nhân 45nm, chip mới mang lại tốc độ xử lý nhanh hơn hai lần nhưng công suất tiêu thụ điện lại giảm 20%. Samsung Exynos 4 Quad hỗ trợ khả năng tắt/bật từng nhân xử lý cũng như tự điều chỉnh điện áp và xung nhịp mỗi nhân tuỳ từng tác vụ mà nó xử lý để tối ưu khả năng tiết kiệm điện năng. Ngoài ra, chip xử lý còn có khả năng xử lý video Full-HD ở tốc độ 30 khung hình/giây. Bên cạnh sử dụng cho những smartphone do chính mình sản xuất, Samsung cũng sẽ cấp phép sử dụng cho những nhà sản xuất phần cứng khác.

Exynos 4 Quad có mã là 4412. Loại chạy ở xung 1,4GHz được sử dụng trên Galaxy S III, Galaxy Note 10.1, Galaxy Camera, Lenovo K860. Loại chạy ở xung 1,6GHz thì có mặt trên Galaxy Note II.

Galaxy_Note_2

Samsung Exynos 5 Octa

Samsung Exynos 5 Octa (chữ Octa cũng có nghĩa là tám) có đến tám nhân xử lí! Bên trong con chip này thực chất là bốn nhân ARM Cortex-A15 dành cho các tác vụ nặng và bốn nhân Cortex-A7 để giải quyết những chuyện nhẹ nhàng hơn, giúp cân bằng giữa thời lượng dùng pin và hiệu năng cho thiết bị.

Để hai loại nhân khác nhau có thể phối hợp hoạt động, Samsung đã áp dụng công nghệ big.LITTLE của ARM. Công nghệ này cho phép một ứng dụng có thể chuyển đổi giữa việc sử dụng nhân Cortex-A7 với Cortex-A15 tùy tình huống. Samsung cho biết bằng cách tự động chọn ra nhân xử lí tối ưu cho từng hoạt động của thiết bị, big.LITTLE sẽ giúp Exynos 5 Octa tiết kiệm điện hơn 70% so với SoC Exynos 5 Dual vốn đang được dùng trong máy tính bảng Nexus 10.

Ngoài ra, vì Exynos 5 Octa có đến bốn nhân Cortex-A15, gấp đôi so với Exynos 5 Dual, do đó hiệu năng của Exynos 5 Octa có thể dễ dàng vượt mặt một trong những SoC được đánh giá là mạnh trên thị trường hiện nay. Samsung tiết lộ thêm rằng Exynos 5 Octa có khả năng xử lí hình ảnh 3D nhanh hơn gấp đôi so với các vi xử lí di động đi trước mà điển hình là Exynos 4 Quad. Chúng ta hãy chờ xem thiết bị nào của Samsung sẽ sử dụng SoC tám nhân này và hiệu năng cũng như mức độ tiết kiệm pin của máy sẽ ra sao.

Lợi ích và hạn chế của SoC bốn nhân

 htc-butterfly-quad-core-power_600x450

Vi xử lí bốn nhân, về lý thuyết, sẽ mang lại hiệu năng cao hơn cho thiết bị di động, giúp chúng ta thực thi các tác vụ trên máy một cách nhanh chóng hơn, tốc độ xử lí tốt hơn, toàn hệ thống hoạt động mượt mà hơn. Bạn hãy tưởng tượng vi xử lí bốn như một dây chuyền sản xuất, vậy nếu bạn có bốn người cùng làm thì công việc sẽ hoàn thành nhanh hơn là để một người làm. Ngoài ra, cũng lại là về lý thuyết, mỗi nhân sử dụng ít điện năng hơn do công việc ít hơn là SoC một nhân xử lí cùng khối lượng việc nên dẫn đến kết quả máy "sẽ có thời lượng dùng pin dài hơn".

Bộ xử lí đồ họa trong các SoC bốn nhân cũng được nâng cấp so với SoC hai nhân nên cung cấp khả năng chơi game, hiển thị hình ảnh ngon lành hơn. Nói chung, người dùng chúng ta sẽ được lợi hơn rất nhiều. Nếu bạn thường xuyên chơi game nặng thì các SoC mới như NVIDIA Tegra 3 hay Samsung Exynos 4 Quad, đặc biệt là Qualcomm Snapdragon S4 Pro, sẽ mang lại hiệu năng vượt trội so với những máy chỉ dùng chip hai nhân. Nếu nói về những thứ có thể giúp bạn tận dụng tốt sức mạnh của máy bốn nhân thì đó là việc chạy đa nhiệm cùng lúc nhiều app, chơi game, phát phim Full-HD (hoặc độ phân giải cao hơn thế), các phần mềm dựng phim hoặc xử lí ảnh.

Tuy nhiên, các bạn đừng đánh đồng rằng vi xử lí bốn nhân là sẽ mạnh gấp đôi vi xử lí hai nhân nhé. Đây là một suy nghĩ sai vì chúng ta không tăng bộ nhớ, băng thông và nói chung là các tài nguyên khác lên gấp đôi. Một số lý do cho việc không tăng đồng bộ có thể kể đến như hao pin hơn, đắt tiền hơn, thậm chí là công nghệ chưa cho phép. Do đó, trong thực tế thì chip bốn nhân sẽ nhanh hơn khoảng 30-40% so với chip hai nhân mà thôi, có một số trường hợp cả hai như nhau, chúng ta không nhận thấy rõ sự khác biệt. Trước đây một số thử nghiệm, benchmark cũng đa cho thấy Snapdragon S4 Pro hai nhân mang lại hiệu năng vượt luôn cả chip Tegra 3 bốn nhân. Do đó, bạn cũng đừng nghĩ là bốn nhân lúc nào cũng tốt.

Việc cho rằng CPU di động bốn nhân mạnh bằng CPU máy tính bốn nhân cũng là điểm mà nhiều người hay mắc phải. Thực tế, kiến trúc nhân ARM trên di động không mạnh như kiến trúc x86/64 mà Intel và AMD đang xài cho máy tính. Hiệu năng xử lí của các tập chỉ dẫn ở hai nền tảng này rất khác nhau. ARM có lợi thế về tiết kiệm điện, còn Intel x86/64 thì thiêng về sức mạnh.

Ngoài ra, việc phần mềm không được tối ưu hóa cho vi xử lí đa nhân nói chung và bốn nhân nói riêng cũng là tác nhân khiến SoC bốn nhân không thể phát huy hết sức mạnh của mình. Việc lập trình để hỗ trợ đa luồng, đa nhân là chuyện khó và không phải lập trình viên nào cũng làm được. Có một số app lớn thì người ta sẽ đầu tư công sức tối ưu hóa nó để mang lại doanh thu cao hơn, còn người dùng thì hưởng được kết quả tốt hơn. Còn với những ứng dụng nhỏ, ứng dụng có tính năng đơn giản, việc bỏ quá nhiều công sức ngồi tối ưu hóa cho CPU đa nhân là chuyện không hợp lí.

Còn về chuyện pin, mức độ tiết kiệm của các chip đúng là có, nhưng lượng điện tiêu thụ thì vẫn còn ở mức lớn. Bên cạnh SoC, công nghệ màn hình, âm thanh cũng ngày càng được nâng cao, và chúng cũng rút điện nhiều hơn. Thực tế cho thấy các máy dùng SoC lõi tứ hầu hết đều không địch lại máy hai nhân về khoảng sử dụng pin. Do đó, thật khó để nói một cách chính xác 100% rằng SoC bốn nhân sẽ cho thời lượng dùng pin dài hơn SoC hai nhân hay một nhân. Chúng ta chỉ có thể nói chip bốn nhân hoạt động hiệu quả hơn mà thôi. Qualcomm Snapdragon S4 Pro và Samsung Exynos 4 Quad là hai dòng chip cho thời lượng dùng pin tốt, trong khi NVIDIA Tegra 3 thì hay bị chê ở khoảng này.

Nói tóm lại, SoC bốn nhân đã, đang và sẽ tiếp tục là xu hướng của các thiết bị di động trong tương lai gần. Chúng ta sẽ tiếp tục thấy nhiều thiết bị dùng SoC lõi tứ được công bố, từ những máy tầm cao cho đến tầm trung và tầm thấp, ở những mức giá rất đa dạng. Cuộc cạnh tranh giữa các chip bốn nhân dành cho smartphone, tablet cũng sẽ gay gắt hơn bao giờ hết. Qualcomm bây giờ đã lấn xuống mảng bình dân, còn sản phẩm ở mảng cao cấp thì được cải tiến đáng kể. NVIDIA Tegra 4 hứa hẹn mang lại sức mạnh vượt trội so với thế hệ trước, nhưng còn bị vướn ở khoảng chưa có chip không dây tích hợp. Samsung với Exynos 5 Octa tám nhân cũng gây ấn tượng với khả năng kết hợp giữa các cụm bốn nhân. Chúng ta hãy cùng chờ xem mảng SoC bốn nhân sẽ có những điểm bất ngờ nào trong năm 2013.

Nguồn bài viết: TinhTe

BÌNH LUẬN BÀI VIẾT