Nhanh và đa nhiệm hơn, tương lai của các bộ xử lý di động

Nhanh và đa nhiệm hơn, tương lai của các bộ xử lý di động

Hễ cứ có một chiếc smartphone mới xuất hiện trên thị trường, thì một trong những đặc tả kỹ thuật then chốt của nó được xem xét đến đầu tiên là bộ xử lý, bộ phận chịu trách nhiệm chính trong việc chạy các chức năng điện toán và các ứng dụng thiết yếu của thiết bị…

Nhưng xuyên suốt một vài năm qua, nhiều chip xử lý đã vượt xa các chức năng truyền thống của một đơn vị tính toán trung tâm (CPU) đơn giản trước kia để trở thành một bộ vi xử lý đầy sức mạnh, chịu trách nhiệm về một loạt các chức năng điện toán phức tạp, bao gồm cả việc tiết kiệm năng lượng, bộ nhớ hệ thống và xử lý video.

Aaron Vronko, đồng sáng lập Rapid Repair mô tả

"Các máy tính đã sử dụng một CPU và sau đó một tá các tác vụ khác đã được thực hiện trên cùng các con chip riêng biệt. Ngày nay chúng vẫn còn có cùng một vài phần khác biệt, nhưng tất cả đã được thu nhỏ và đóng gói vào cùng một chip hợp nhất."

Apple A4 là một minh chứng về xu hướng thu nhỏ và tích hợp vào một chip duy nhất trên nền tảng di động

Lấy một ví dụ, bộ vi xử lý iPhone mới, còn gọi là bộ xử lý Apple A4, vốn được xây dựng từ lõi vi xử lý ARM Cortex-A8 nhằm giảm thiểu kích thước xuống chỉ còn bằng 1/4 kích thước nguyên bản của toàn bộ chip. Phần còn lại của chip được dùng cho các lõi vật lý chịu trách nhiệm về tiết kiệm điện năng, các mạch tương tự, và các bộ chuyển đổi video số sang analog (DAC), cùng nhiều tính năng khác.

Kyle Wiens, đồng sáng lập hãng iFixit, nói rằng lợi ích hàng đầu của việc tích hợp nhiều chức năng vào một con chip là cho phép những người chế tạo thiết bị cầm tay bố trí các chip bộ nhớ flash-memory trực tiếp ngay trên chip vi xử lý chính, vì vậy kiến trúc này sẽ tăng tốc tương tác giữa lõi vi xử lý và RAM của thiết bị một cách đáng kể. Thêm nữa, ông cũng cho rằng việc kết hợp nhiều tính năng vào một con chip duy nhất này cũng giảm thiểu thời gian xử lý một cách đáng kể bởi vì khoảng cách vật lý của các mạch điện tử trong thiết bị cũng được giảm thiểu khá nhiều

Tất cả sẽ được thu nhỏ và gộp vào một chip hợp nhất như thế này

Các thiết kế hiệu quả còn cho phép phát triển các bộ vi xử lý smartphone có tốc độ và sức mạnh được tăng vọt lên theo từng năm. Hãy thử điểm lại xem, mẫu iPhone 3GS năm ngoái chạy một chip ARM Cortex A8 với xung nhịp ở mức 600MHz; một năm sau, thế hệ Apple A4 sở hữu một chip xử lý thậm chí có tốc độ vượt ngưỡng 1GHz. Trong lúc đó, Qualcomm cũng loan báo đã lên kế hoạch tung ra các bộ xử lý thậm chí còn nhanh hơn, tạm thời phiên bản 1.5GHz của dòng vi xử lý Snapdragon sẽ được hãng tung ra vào cuối năm nay nhằm đáp hỗ trợ nhu cầu và các ứng dụng giải trí video chuẩn HD 1080p trên các smartphone sắp tới.

Không gian chip trên con đường tiến hóa

Một khía cạnh khác để phát triển có hiệu quả trong thiết kế vi xử lý là các vi xử lý mới sẽ sử dụng năng lượng hiệu quả hơn các CPU cũ. Tiết kiệm năng lượng bao giờ cũng là một yếu tố đặc biệt quan trọng bởi vì hầu hết các smartphone hiện nay đều có các tính năng mang xu hướng “ngốn” pin nhiều hơn, đặc biệt là các chức năng radio 3G và các màn hình LCD to kềnh. Điều này cũng được Wiens coi là một lý quan trọng mà vì sao các bộ xử lý smartphone hiện nay được thiết kế tích hợp bộ kích hoạt để tắt bớt các tính năng khi không cần tới hoặc trong trạng thái chờ (idle) trong một khoảng thời gian nhất định.

Các hãng đang thi nhau phát triển và thu nhỏ các chip dành cho nền tảng di động nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của các smartphone

“Rồi đây chúng ta sẽ được thấy ngày càng nhiều mạch bán dẫn trong các thiết bị này nhằm tiết kiệm tối đa mức tiêu hao năng lượng,” ông nhận định. “Chúng sẽ hướng tới việc sử dụng nhiều transistor hơn để đảm bảo rằng bạn chỉ sử dụng những gì bạn cần đến trong thời điểm nhất định.”

Tin vui là vẫn đangcó nhiều phần phần vi xử lý còn trống và sẽ được cải thiện một cách có hiệu quả, đặc biệt là do có nhiều chức năng còn chưa được tích hợp sẵn trên các chip xử lý chính của thiết bị. Trong trường hợp cụ thể của Apple A4, Vronko cho rằng nhiều chức năng ngoại biên như GPS và các tế bào quang điện có nhiệm vụ liên lạc vẫn đang tách biệt với bộ xử lý trung tâm. Theo thời gian, Vronko kỳ vọng các nhà sản xuất chip sẽ đưa ra nhiều cách để tăng tốc việc thiết kế hiệu quả và thậm chí tích hợp nhiều chức năng hơn nữa vào một chip đơn.

Kiến trúc 32nm Intel của sản phẩm Morestown cũng dành hẳn một lộ trình tiết kiệm năng lượng

“Mẫu vi xử lý A4 là thế hệ vi xử lý đầu tiên mà Apple sở hữu,”ông nói. “Do vậy tôi hy vọng rằng Apple sẽ tích hợp nhiều bộ xử lý ngoại biên như GPS hay các nền tảng băng tần radio vào các phiên bản chip trong tương lai. Điều đó sẽ tạo ra các thiết kế tốt hơn, các thiết bị tốt hơn và giảm thiểu chi phí sản xuất.”

Wiens cũng kỳ vọng các chip di động sẽ tiếp tục trở nên tích hợp và tinh xảo hơn, điều này cũng sẽ tăng thêm sự khó khăn trong việc mổ xẻ các mẫu smartphones và phân tích cấu trúc của nó.

Rồi đây, các vi xử lý di động như NVIDIA Tegra sẽ được tích hợp nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nhỏ gọn hơn

“Rồi đây, trong tương lai chúng ta rồi sẽ chẳng cần phải thể tách rời các mẫu điện thoại và xem xét những gì có bên trong nó nữa,” ông nhận định. “Chúng ta sẽ phải mở bản thân các con chip của những chiếc điện thoại ra và xem liệu có gì được tích hợp trong đó.”

Theo Voz