Đầu tiên là sự xuất hiện của chip 8 nhân Exynos 5 Octa của Samsung. Trong khi đó, chip Tegra 4 của Nvidia chỉ được trang bị 4 nhân xử lí cùng 1 nhân phụ nhưng lại có đến 72 nhân đồ họa.
Nguồn gốc của xu hướng đa nhân
Còn nhớ thiên niên kỷ của bộ xử lý Pentium 4 của Intel, lúc đó xu hướng máy tính trong cả 1 thập kỷ cũng chỉ được phổ biến với các chip có tốc độ trên 3 GHz. Người dùng có thể nhanh chóng chuyển đến các máy tính hiện đại ngày nay, bạn có thể sẽ tìm thấy rằng ngay cả chip Core i7 đắt nhất cũng không vượt qua ngoài ngưỡng tốc độ 4 GHz. Vấn đề "lao thân" vào tốc độ xử lý đã là quá khứ, trong khi giải pháp điện toán đám mây ngày càng nhanh hơn, chính vì vậy đa nhân trở thành xu hướng hiện đại hơn.
Khi các giải pháp điện toán di động đang dần được phổ biến, rõ ràng các thiết bị đang dần được quan tâm đến khả năng tiết kiệm điện năng. Tốc độ cao hơn không chỉ đòi hỏi đến nhiều điện năng hơn mà còn sản sinh ra lượng nhiệt nhiều hơn, không thể làm mát khi mà smartphone chỉ dày khoảng 1 cm.
Một bộ xử lý đa nhân cung cấp các giải pháp hoàn hảo, một sự cân bằng tốt giữa điện và nhiệt, cho phép người dùng bỏ qua các vấn đề về hiệu suất kết hợp với tốc độ xung nhịp thấp hơn. Điều này là do mỗi nhân CPU có thể chạy ở xung nhịp và điện áp thấp hơn so với một chip đơn nhân, trong khi vẫn duy trì hiệu suất làm việc.
Lợi thế của đa nhân
Với 2 nhân đặt cạnh nhau, bạn có thể giải quyết các vấn đề về hiệu suất thấp trong các thiết bị smartphone và tablet, tương tự như vậy, bạn có thể tranh luận rằng việc tiếp tục tăng số lượng nhân xử lý song song sẽ vượt qua bất kỳ hiện tượng nút thắt cổ chai nào. Và giải pháp đa nhân bắt đầu ấn tượng hơn, hiện tượng nút thắt cổ chai sẽ giảm dần khi số lượng nhân xử lý tăng.
Thứ nhất là vấn đề về xung nhịp xử lý, cách hoàn tất cùng một lúc các công việc bạn đang xử lý sẽ không lãng phí điện năng. Để tận dụng sức mạnh của một chip 4 hoặc 8 nhân, một nhà phát triển phần mềm cần tối ưu hóa các ứng dụng của họ để đồng bộ hoạt động xử lý song song. Trong một số trường hợp, các ứng dụng đơn giản không đòi hỏi tất cả sức mạnh, do đó các nhân không cần đến sẽ không chạy nhằm tiết kiệm pin.
Một trong những giải pháp này là giảm tốc độ xử lý của các nhân xuống khi không sử dụng đầy đủ. Tuy nhiên, chip mạnh hơn đòi hỏi một số lượng năng lượng tối thiểu cao hơn so với các bộ xử lý chậm hơn, thậm chí trong khi chạy không tải, vẫn còn gây ra lãng phí.
Sau đó, bạn cũng phải xem xét đến hạn chế về băng thông, nói cách khác là chúng tiêu hao bao nhiêu dữ liệu cho nhiều bộ xử lý tại một thời điểm bất kỳ. Khi băng thông đạt được, bạn không thể đẩy dữ liệu nào thông qua, bất kể số lượng nhân có sẵn. Điều này hạn chế những cải tiến trong hiệu suất thực của thế giới đa nhân so với bộ xử lý đơn nhân, gây ra hiện tượng nút thắt cổ chai trong một số phần cứng còn lại trên các hệ thống.
Vì vậy, trong khi về mặt lý thuyết bạn có thể thêm nhiều nhân hơn cho hệ thống nhưng nó không nhất thiết cho phép bạn đẩy dữ liệu thông qua cùng một lúc. Và khi bạn đang không sử dụng chúng, đa nhân có thể là giải pháp tiết kiệm điện năng lớn.
Hướng đến 8 lõi
Rất nhiều thông điệp trái chiều từ các nhà sản xuất trong những năm qua giới thiệu về khả năng đa nhân trên thiết bị của mình. Ví dụ, Intel bắt đầu tung ra thị trường các chip đa lõi trong năm 2011, còn Nvidia dường như coi trọng việc tích hợp các nhân đồ họa trong chip xử lý của mình. Trong khi đó, Qualcomm vẫn kiên quyết rằng đơn nhân với tốc độ cao hơn là giải pháp tốt nhất. Tuy nhiên, khi xét về khả năng đa nhân trên thiết bị di động hiện nay, chip 8 nhân, hay còn gọi là Octo-core chính là kiến trúc cao nhất.
Chip Exynos 5 Octa là một ví dụ. Mặc dù được gọi là một chip Octo-core nhưng tất cả 8 nhân xử lý không làm việc song song như người dùng nghĩ. Thay vào đó, nó có 2 bộ lõi tứ, một bộ mạnh mẽ dựa trên lõi ARM Cortex A15 và một bộ điện năng thấp ARM Cortex A7, một trong số đó có thể được sử dụng tại cùng một thời điểm, một giản pháp tốt nhất cho hiệu quả điện năng.
Trong khi điều này cho phép chip xử lý trở nên kinh tế hơn thì việc chuyển sang các lõi xử lý nhanh hơn là ARM Cortex A15 sẽ không có lợi ích cho hiệu suất làm việc. chip xử lý Tegra của Nvidia làm việc theo cách tương tự, bằng cách sử dụng một lõi điện năng thấp cho các nhiệm vụ cường độ thấp và chỉ dùng lõi tứ khi cần thiết.
Một ví dụ khác, hãy nhìn vào thị trường máy tính trong 5 năm qua. Số lượng lõi đã không mạo hiểm vượt qua 4 trong các sản phẩm chơi game, bao gồm cả những game cao cấp, mặc dù thực tế là Q6600 bây giờ đã hơn 5 năm tuổi. Nếu xem xét về sản phẩm có chip 8 nhân duy nhất trên thị trường hiện nay là AMD FX-8, tuy nhiên nó thực sự hoạt động kém hiệu quả so sánh với thiết kế chip 4 nhân của Intel. Ngay cả chip Haswell mới của Intel cũng không tăng số lượng lõi có sẵn, thị trường máy tính rõ ràng đạt đến mức lõi cao nhất của nó.
Vấn đề là tại sao cuộc chiến trong quá khứ chỉ dừng ở mức 4 nhân, tất cả nằm trong vấn đề bóng bán dẫn. Dù bằng cách nào đi chăng nữa thì đơn nhân hoặc chip đa nhân chậm hơn có thể tạo thành từ số lượng ngày càng tăng của các bóng bán dẫn, số lượng này lớn hơn có nghĩa là nhiệt nhiều hơn và tiêu thụ điện năng nhiều hơn.
Vấn đề cũng diễn ra với các thiết bị cầm tay vốn bị hạn chế về năng lượng pin cũng như không được làm mát. Chính vì vậy, chip 8 nhân sẽ là giải pháp khả thi cho smartphone hay tablet, ít nhất là trong tương lai gần.
Hướng về tương lai
Mặc dù Exynos 5 Octa là ý tưởng vô cùng tốt cho các thiết bị cầm tay thì chỉ số khả năng của các chip xử lý sẽ nói lên sự thành công của chip xử lý trong tương lai.
Các công nghệ xung quanh chip xử lý được phát triển trong những năm gần đây, cho phép tích hợp đến 16 nhân đồ họa lên trên cùng một chip, thậm chí tích hợp đến 72 nhân GPU như lời khoe khoang từ phía Nvidia. Card đồ họa cao cấp có chứa hàng ngàn bộ xử lý dòng, đó là lợi ích mà Nvidia thường đưa ra về chip của mình.
Thay vào đó, nhiều công ty bổ sung các khả năng khác nhau vào chip xử lý của mình để tăng tính hiệu quả của sản phẩm, giảm kích thước chip nhằm giảm điện năng tiêu hao, cho phép hoán đổi vị trí các lõi cho nhau... Trong khi 8 nhân vẫn chưa chắc chắn là nền tảng chip trong tương lai, nhưng ít ra chip đa lõi đáng xem nhất trong thời điểm hiện tại.
Theo NLĐ