ARM: Tương lai của ngành công nghiệp di dộng

Ngày nay, các ông lớn ngành di động luôn giới thiệu những con chip mới nhất, mạnh nhất đến từ Qualcomm, Samsung, MediaTek trong mỗi sản phẩm đình đám của mình. Thế nhưng ít ai biết cấu trúc thiết kế cốt lõi của các vi xử lí di động này chính là ARM (Acorn RISC Machine). Đây là cấu trúc phổ biến nhất, được ứng dụng cho một lượng lớn thiết bị, từ những thiết bị cầm tay như smartphone, tablet... cho đến các thiết bị ngoại vi của máy tính. Để hiểu rõ hơn về công nghệ này và những gì nó đem đến trong tương lai của các thiết bị di động, hãy cùng chúng tôi khám phá về các dự định của ARM.

Những bộ vi xử lý với kiến trúc mới

CPU dành cho các thiết bị di động đã có những bước tiến rất dài trong những năm vừa qua, góp phần vào việc biến những thiết bị điện tử trên tay chúng ta ngày một mạnh mẽ và hiệu quả hơn. Kéo theo đó là những mong muốn "không bao giờ đủ" của người dùng, khi mà nhóm này thì mong muốn sức mạnh của các con chip phải mạnh mẽ hơn nữa (trong khi hầu hết người dùng hiện nay chẳng sử dụng hết sức mạnh vốn có của nó), số khác thì mong muốn các con chip phải quản lý năng lượng hiệu quả hơn để có thể giảm bớt phiền toái với việc sạc năng lượng cho các thiết bị di động.

 

Hiểu rõ tâm lý của người dùng, ARM đã phát triển các thiết kế mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các sản phẩm mới. Cụ thể hơn, cấu trúc ARMv8 mới đang được dự kiến áp dùng cho các sản phẩm công nghệ xuất hiện vào cuối năm nay, và được hứa hẹn vẫn sẽ tương thích với kiến ​​trúc ARMv7 32-bit phổ biến hiện nay trên thị trường. Dòng chip mới này sẽ có 2 dòng sản phẩm. Đầu tiên là AArch32 (A32) cùng tập lênh T32, thứ vẫn sẽ tương thích với các phiên bản kiến trúc 32-bit ARMv7-A hiện có và các tầng thumb2 16/32bit thường được sử dụng để giảm tải bộ nhớ.

Tuy nhiên do có sự thay đổi đối với A64 và A32 của dòng chip mới, các phần mềm được viết cho A32 sẽ không tương thích với việc chạy trên ARMv7-A. Loại thứ 2 chính là AArch64 (A64), được tăng cường bổ sung các hỗ trợ cho 64 bit. Khác với A32, nó được xây dựng hơi một định dạng mới và các bảng giải mã mới. Do đó đây là một mô hình thiết kế mới hoàn toàn dành cho các nhà phát triển.

 

Kiến trúc A64 mới của ARM cải thiện nhiều trong hiệu quả của nhiều tác vụ như xử lý đa tác vụ, các tuỳ chọn, phân chia xử lí và quan trọng hơn là có thể cho phép thiết bị truy cập nhiều hơn 4GB RAM nếu muốn. Sức mạnh của vi xử lý mới cũng giúp giải quyết các thuật toán phức tạp tốt hơn, cải thiện hiệu suất phần mềm nói riêng và của toàn thiết bị nói chung. Các cấu trúc A64 sẽ xuất hiện cùng các thiết bị Android được dự kiến là vào mùa thu này. Đồng thời đây cũng là một sự lựa chọn dành cho các nhà phát triển, cho phép họ tạo ra các phần mềm hay trò chơi có thuật toán sâu và phức tạp hơn hiện nay.

Các kiến ​​trúc ARMv8 sắp tới sẽ giữ lại khả năng tương thích với các thiết kế hiện tại ARMv7.

Với kiến trúc ARMv8 mới, sẽ có thêm tuỳ chọn mở rộng mới, bao gồm cả Neon - công nghệ 128 bit SIMD (Single Instruction, Multiple Data) của ARM. Để hỗ trợ cho sự xuất hiện của kiến trúc vi xử lý mới, ARM tạo ra một trình biên dịch riêng dành cho ARMv8-A, cung cấp các bản vá dành cho Linux để hỗ trợ cho A64 và còn cung cấp cho các nhà phát triển công cụ để sử dụng sản phẩm mới của mình, bao gồm cả DS-5 Development Studio của họ. Vậy thì những thứ đó có ích gì dành cho người dùng?

Điều mà ARM nhắm đến đầu tiên là cung cấp cho đối tượng người dùng phải xử lý đa tác vụ trên thiết bị di động của họ, những người đòi hỏi thiết bị xử lí tốt hơn mượt mà hơn. Với chip Cortex-A57 mới, ARM tham vọng nâng hiệu suất xử lí của hệ thống lên đến 20-55% so với những gì mà bộ xử lý Cortex-A15 cao cấp hiện tại có thể làm được. Sự cải thiện này có thể thấy rõ nhất với chế độ 64 bit, nhưng ngay cả với 32 bit hiệu suất cũng tăng được từ 20-30% so với hiện nay. Đó là dành cho những người đòi hỏi về sức mạnh của hệ thống, còn với những người dùng khó tính về vấn đề năng lượng, bộ vi xử lý Cortex-A53 được thiết kế để quản lý năng lượng hiệu quả hơn rất nhiều.

 

Nếu làm một phép so sánh giữa một chiếc smartphone HTC mới nhất và những thiết bị Android đầu tiên, sức mạnh của CPU đã tăng lên đến 40 lần về hiệu suất. Việc tăng cường sức mạnh cho các bộ xử lý cũng đặt ra bài toán đau đầu về việc quản lý năng lượng hiệu quả. Với bộ vi xử lý Cortex-A53, ARM muốn nó có sức mạnh như ARMv8 nhưng phải tiết kiệm được năng lượng như Cortex-A7.

Với việc đa dạng hoá hướng phát triển cho các bộ vi xử lý, ARM là đối tác lớn cũng cấp nhiều sự lựa chọn cho các nhà sản xuất SoC (System on Chip). Không chỉ vậy, ARM cũng đã thiết kế bộ vi xử lý với khả năng chia sẻ bộ nhớ cache cho các đơn vị xử lí đồ hoạ Mali của ARM, mở ra một thể giới mới dành cho GPU trên các thiết bị di động.

 

Điều này khiến chúng ta hướng đến một lĩnh vực lớn tiếp theo của các sản phẩm ARM: xử lí đồ hoạ. Với việc công nghệ màn hình đang phát triển một cách nhanh chóng như hiện nay sẽ không còn là quá khó để các thiết bị di động hỗ trợ hiển thị 2k hay 4k cho màn hình của chúng.

Và ARM luôn biết cách để đón đầu công nghệ khi dòng sản phẩm Mali-T-760 sắp tới của họ sẽ là câu trả lời cho xử lí đồ hoạ trên các thiết bị di động. Nó có khả năng quản lý năng lượng hiệu quả hơn 400% so với Mali-T604 hiện nay trên thị trường, cũng như sự gia tăng về hiệu suất xử lí và khả năng mở rộng đến tận 16 lõi.

Các dòng tầm trung như Mali T-720 cũng đáp ứng hiệu suất tăng lên đến 150% so với dòng Mali T604. Với các kiến trúc GPU tầm trung và tầm cao, ARM thống nhất chung sử dụng kiến trúc Midgart duy nhất, thứ áp dụng cho nhiều khái niệm mới nổi trong các thiết bị di động, mà chủ yếu là đồ hoạ. Các GPU ngày nay không chỉ được sử dụng cho việc xử lí đồ hoạ cho các trò chơi hay các phần mềm mà còn hỗ trợ xử lí tính toán cho các bộ vi xử lý, từ đó đẩy sức mạnh xử lí của thiết bị lên nhiều lần.

 

Mặc dù là cung cấp rất nhiều nền tảng để phát triển các con chip cho thiết bị di động, bản thân ARM lại không sản xuất bất kì SoC nào cho riêng họ mà chi tập trung vào hỗ trợ các nhà sản xuất SoC hiệu quả hơn.

 

Việc này có ý nghĩa quan trọng đối với ngành sản xuất SoC khi mà có nhiều ông lớn sản xuất thiết bị và phần cứng như hiện nay, việc ARM trở thành "trung tâm" của công nghệ sản xuất SoC sẽ giúp các ông lớn dù sản xuất các CPU, DSP và GPU riêng nhưng vẫn sẽ kết hợp hoàn hảo được với nhau. Và việc này sẽ giúp đẩy hiệu suất của thiết bị lên cao hơn bao giờ hết. Thêm vào đó, với việc đi sâu vào các kiến trúc CPU và GPU mới, các thiết bị trong tương lai vẫn sẽ là "một thể thống nhất mạnh mẽ", miễn là các nhà sản xuất vẫn lựa chọn ARM để thiết kế các sản phẩm của họ.

Với tầm quan trọng của mình, ARM đã và đang khẳng định vị thế của mình trong ngành công nghiệp sản xuất thiết bị di động. Các kiến trúc của họ sẽ không chỉ là nền tảng cho các đối tác sản xuất tạo ra các sản phẩm mới, chúng còn là cơ sở để tăng cường sức mạnh của các thiết bị di động trong tương lai. Với sự tăng trưởng nhanh như hiện nay của những smartphone, tablet hay các thiết bị đeo, cơ hội để phát triển của các nhà sản xuất là rất lớn. Và ARM sẽ luôn là cái tên xuất hiện trong sự phát triển đó.

Tham khảo: Androidauthority