Tìm hiểu một số bộ vi xử lý trên smartphone

Tên mà chúng ta thường gọi là Chip hay CPU viết tắt của từ Central Processing Unit nghĩa của nó là bộ vi xử lý trung tâm. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất có thể kết đến Qualcomm, Mediatek, Samsung, Intel, AMD…Chúng ta cùng tìm hiểu qua những sản phẩm của các công ty này với bài tổng hợp của Viettel Store dưới đây.

CPU được ví như bộ não là bộ phận quan trọng hàng đầu trong thiết bị di động

CPU có thể xem như là một bộ não, một trong những linh kiện cốt lõi của máy tính Laptop, điện thoại, máy tính bảng. Công việc duy nhất của nó là xử lý các chương trình, các dữ kiện được nhà sản xuất cài sẵn hoặc do người dùng đưa ra. CPU có rất nhiều kiểu dáng khác nhau, cấu tạo phức tạp bởi rất nhiều bộ mạch có hàng trăm con chip và hàng triệu transitor trên một bảng mạch nhỏ.

Thị trường di động hiện nay có quá nhiều smartphone của các nhà sản xuất như Apple, Samsung, HTC, Sony, LG, Motorola…, chúng ta những người tiêu dùng đầu cuối rất khó để biết được phần cứng bên trong của thiết bị, thì trong bài viết này có thể bạn sẽ tìm được câu trả lời cho chính mình về con Chip mà smarttphone hay máy tính bảng đang chạy.

Tìm hiểu về SoC (System-on-a-Chip)

Đây là thông tin bạn cần nắm vững khi tìm hiểu về bộ vi xử lý trên các smartphone hiện nay, chính là đang nói đến hệ thống trên chip (system-on-a-chip viết tắt là SoC).  Đây là phần kết hợp của nhiều thứ như bộ vi xử lý (CPU), chip xử lý đồ họa (GPU), RAM và có thể cả ROM, trình điều khiển USB cùng các công nghệ không dây khác.

SoC ra đời dựa trên một ý tưởng rất tuyệt nhằm đưa mọi thành phần quan trọng vào một diện tích nhỏ trên thiết bị (all in one). Nó nhằm làm giảm kích thước của chúng trên bo mạch đồng thời tối ưu hóa cho chúng chạy nhanh hơn, tiêu hao ít điện năng hơn. Kết quả cuối cùng mà nhà sản xuất quan tâm nhất đó là chi phí lắp ráp và người dùng nhận được sản phẩm nhỏ gọn thẩm mỹ, giá rẻ.

ARM

Khi đã nói đến tên tuổi các hãng sản xuất SoC thì điều mà bạn cần nắm đó là ARM. Công ty này sử hữu 2 thứ cơ bản mà các hãng khác rất cần đến nó là kiến trúc vi sử lý (microprocessor architecture) và bộ vi xử lý (processor core).

Trụ sở của ARM tại Anh

Nhiều công ty sản xuất SoC như Samsung, Nvidia, Texas Instruments (TI) mua lõi xử lý của ARM và sau đó họ sản xuất phát triển đưa vào thêm các chipset tích hợp như GPU, bộ nhớ và nhiều thứ khác. Các biệt có Qualcomm họ là một công ty có hướng đi khác biệt mà chúng tôi sẽ đề cập tới sau.

Trở lại với câu chuyện về nhiều hãng mua lõi của ARM đó là lý do tại sao nhiều SoC khác nhau về công ty sản xuất lại có thể dùng chung một loại vi xử lý, điển hình như OMAP3630 của TI và Exynos 3310 của Samsung dùng chung vi xử lý ARM Cortex-A8 tốc độ 1GHz. Nhưng hai SoC này lại được trang bị thành phần đồ họa khác nhau: OMAP3630 sử dụng GPU PowerVR SGX530 còn Exynos sử dụng GPU PowerVR SGX540.

Các smartphone cách đây vài năm đều sử dụng SoC có cấu trúc mới là ARMv7 trước đó là ARMv6 được áp dụng cho các SoC cũ trên các thiết bị như iPhone 3. Còn bây giờ chủ yếu các điện thoại thông minh được dùng 2 loại vi xử lý là Cortex-A8 và Cortex-A9 với kiến trúc ARMv7.

Hiện nay, cấu trúc mới nhất chính là ARMv8 nó là nền tảng để sản xuất được các con chip 64 bit mà chúng ta đã thấy rõ nhất trên các SoC của iPhone 5s, iPhone 6/6 Plus, iPhone 6s/6s Plus. Tóm lại, ARM là một công ty dẫn đầu thế giới về sản xuất các bộ vi xử lý.

Hãng sản xuất Qualcomm và SoC Snapdragon

Nói về vi xử lý trên smartphone thì người ta hay nhắc đến tên tuổi của Qualcomm đầu tiên, họ khác bởi họ không sử dụng hoàn toàn thiết kế của ARM. Hãng dựa vào cấu trúc của Cortex-A8 và đưa ra các cải tiến nâng cấp và phát triển các vi xử lý Scorpion và Krait của riêng mình. Điều này chứng tỏ họ đã bỏ cực kỳ nhiều công sức, thời gian và tiền bạc để nghiên cứu hơn so với OMAP của TI và Exynos của Samsung. Chính vì điều này mà các sản phẩm của Qualcomm là Snapdragon có tốc độ xử lý liên quan đến đa phương tiện cũng như tiêu thụ điện năng tố hơn so với các vi xử lý Cortex-A8 khác.

Snapdragon được đặt tên theo một series khá dễ nhớ từ S1 là thế hệ đầu tiên đến S4 là thế hệ mới nhất cho đến nay. Như vậy, chúng ta có thể hiểu là số series càng lớn thì có tốc độ xử lý càng mạnh và là các SoC mới ra thời gian gần đây. Chúng ta có thể kể tên các thiết bị sử dụng Snapdragon S4 như HTC One S, HTC One XL, Asus Padfone và một số model máy tính bảng khác.

Snapdragon của Qualcomm là dòng SoC được đánh giá cao nhất hiện nay

Cách đặt tên cho các SoC Snapdragon là kết hợp của 3 ký tự chữ và 4 con số phía sau, QSD chỉ dùng cho dòng S1, MSM với những thiết bị có kết nối không dây và APQ với các thiết bị không có kết nối không dây. Về bốn con số, số đầu tiên (ví dụ 8xxx) thể thiện thứ hạng, trong đó 8 nghĩa là vi xử lý dùng trên thiết bị cao cấp và trung cấp, còn 7 là dùng trên thiết bị thấp cấp. Số thứ hai (ví dụ x2xx) dùng để phân biệt thiết bị GSM hoặc CDMA (số 2 là thiết bị GSM và 6 là CDMA). Hai số cuối cùng thường là đề cập về hiệu năng của vi xử lý: ví dụ MSM8255 là vi xử lý lõi đơn S2 1 GHz, còn MSM8260 là vi xử lý lõi kép S3 1.2 GHz.

SoC Snapdragon S1 và S2 là lõi đơn với tốc độ tối đa lên tới 1.5 GHz

Biểu đồ của Snapdragon S4 sử dụng bộ vi xử lý Krait

Exynos của Samsung

SoC Exynos chủ yếu được trang bị trên các smartphone và máy tính bảng của Samsung, ngoài ra một hãng sản xuất điện thoại Meizu của Trung Quốc là một ngoài lệ. Samsung tự sản xuất được SoC riêng nhưng song song với nó hãng vẫn sử dụng cả Snapdragon của Qualcomm bởi Exynos chưa đáp ứng được những yêu cầu hỗ trợ LTE và tính hiệu quả khác.

Hiện tại, các SoC do Samsung sản xuất ngày càng được cải tiến đáp ứng được nhiều yêu cầu kỹ thuật của smartphone hơn, chính vì thế giới chuyên môn đánh giá Exynos có một tương lai rất sáng láng.

Tegra của Nvidia

Các dòng Tegra 2 và Tegra 3 là các SoC Tegra sử dụng phổ biến trên các smartphone  với tên mã là Kal-El. Hai SoC này đều được tích hợp vi xử lý Cortex-A9 tốc độ tối đa lên đến 1.4 GHz, sản xuất trên quy trình 44nm và được trang bị thêm GPU tiết kiệm điện GeFore.

SoC Tegra 3 của hãng sản xuất Nvidia

Tegra 2 sử dụng CPU 2 lõi và Tegra 3 sử dụng CPU 4 lõi, vì Tegra 3 là model mới hơn nên nó chắc chắn mạnh hơn tích hợp vi xử lý đồ họa mạnh hơn và chứa nhiều tính năng hơn mà trên Tegra 2 không có như lõi thứ 5 sử dụng trong các trường hợp không cần tốc độ xử lý cao.

Cấu tạo cảu Tegra 3 của Nvidia

Tegra 3 là SoC 4 lõi cho smartphone đầu tiên trên thế giới, chỉ tiếc một điều là Nvidia chưa sử dụng vi xử lý Cortex-A15 thay cho Cortex-A9 nên hiên tại họ đã bị các hãng sản xuất khác vượt xa về hiệu năng làm việc cũng như thị phần cung cấp SoC cho thiết bị di động.

Hình ảnh của Tegra 3, 5 lõi được đánh dấu màu vàng

SoC của Apple sản xuất

SoC cuối cùng mà người viết muốn nhắc tên trong bài đó là sản phẩm của Apple. Như chúng ta đã biết, Apple ngoài việc không bán hệ điều hành di động iOS, họ còn không bán cả loại SoC của mình mà chỉ sử dụng chúng trên các sản phẩm iPhone, iPad và iPod Touch.
Cho đến thời điểm này, Apple đã ra mắt các SoC như A4, A5 sử dụng trên iPhone 4; A7 sử dụng trên iPhone 5s; A8 trên iPhone 6 và 6 Plus; A9 sử dụng trên iPhone 6s, 6s Plus và iPad Pro.

Có vẻ Apple luôn luôn muốn giữ bí mật về các sản phẩm chip mình sản xuất cho tới buổi lễ ra mắt điện thoại hoặc thiết bị mới của mình.  Mọi thông tin về các SoC mới của Apple được viết trên các mặt báo chỉ mang tính chất tham khảo dựa trên các lời đồn đoán mà thôi.

Nên mua điện thoại sử dụng SoC nào?

Thực sự là rất khó để nói SoC nào tốt hơn khi chúng ta mới chỉ nhìn thấy một vài khía cạnh rất nhỏ. Như những thông tin bên trên, hầu hết các SoC đều sử dụng chung bộ vi xử lý ARM Cortex-A9 đến Cortex-A15 có tốc độ xung nhịp tương tự nên tốc độ xử lý cũng gần như nhau. Có lẽ sự khác biệt lớn nhất mà chúng ta nên dựa vào đó là GPU, thành phần có tác động lớn nhất đến hiệu năng xử lý chung mà có thể chúng tôi sẽ đề cập ở một bài viết khác.

Xét về mặt kích thước thì Snapdragon tỏ rõ lợi thế, không chỉ tích hợp các bộ vi xử lý, GPU, chip xử lý video bên trong mà còn chưa cả chip xử lý không dây, GPS và RAM. Vì thế, xét trên lý thuyết các smartphone được trang bị SoC Snapdragon sẽ nhỏ hơn tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà sản xuất tích hợp thêm được thành phần khác cũng như tăng dung lượng pin hoặc thiết kế các sản phẩm mỏng nhẹ.

Sau khi đọc bài viết này, có lẽ bạn cũng hiểu thêm về CPU – Bộ vi xử lý trên smartphone và những hãng sản xuất. Hãy cho chúng tôi biết ý kiến của bạn về bài viết này bằng bình luận phía dưới.