Giỏ hàng

Tại sao chip của Apple luôn nhanh hơn chip của Qualcomm?

Bất cứ khi nào Apple thông báo một chiếc iPhone mới, công ty cũng công bố một hệ thống mới trên một con chip và năm nào cũng vậy. iPhone 8, iPhone 8 Plus và iPhone X mới được tung ra đều sử dụng bộ vi xử lý A11 Bionic của Apple. Các bài so sánh giữa SoC mới nhất của Apple và chip mới nhất từ Qualcomm, Samsung và Huawei luôn được đưa lên bàn cân. Và như thường lệ, con chip của Apple luôn chiến thắng trong những cuộc so sánh như vậy.

Vậy tại sao các SoC của Apple luôn đánh bại đối thủ? Tại sao bộ vi xử lý được Android sử dụng luôn bị hụt hơi? Chip của Apple có thực sự tốt không? Vâng, hãy để tôi giải thích.

Apple-A11-bionic

Apple thiết kế bộ vi xử lý sử dụng kiến ​​trúc mẫu 64 bit của ARM. Điều đó có nghĩa là các chip của Apple sử dụng kiến ​​trúc RISC cơ bản giống như Qualcomm, Samsung, Huawei và những người khác. Sự khác biệt là Apple giữ một giấy phép kiến ​​trúc với ARM, cho phép nó thiết kế các chip riêng của mình từ đầu. Bộ xử lý ARM 64 bit đầu tiên của Apple là chiếc Apple A7 được sử dụng trong iPhone 5S. Nó có một CPU lõi kép, tốc độ 1,4 GHz và GPU PowerVR G6430 quad-core.

Và mới đây nhất là con chip A11 Bionic. A11 có một CPU lõi tứ, sử dụng Đa xử lý không đồng nhất Heterogeneous Multi-Processing (HMP) và GPU in-house ( tức là GPU tự tay Apple thiết kế sau khi Apple quyết định ngừng sử dụng GPU của Imagination).

Sáu lõi CPU được tạo thành từ hai lõi hiệu suất cao (tên mã là Monsoon) và bốn lõi hiệu suất năng lượng (có tên mã là Mistral). Không giống như Apple A10, mà cũng có một cụm lõi hiệu năng cao và một cụm lõi hiệu quả năng lượng, A11 có thể sử dụng tất cả sáu lõi cùng một lúc.

Apple tuyên bố rằng hai lõi hiệu suất cao nhanh hơn 25% so với lõi trong A10, trong khi bốn lõi hiệu suất cao nhanh hơn tới 70% so với lõi hiệu quả năng lượng ở phiên bản trước. A11 được sản xuất bởi TSMC trên tiến trình 10 nm và chip chứa 4,3 tỷ bóng bán dẫn. Kích thước khuôn là 89,23 mm2, nhỏ hơn 30% so với A10.

Theo thử nghiệm trên iPhone 8 Plus, thiết bị đạt điểm số 4260 trên thử nghiệm lõi đơn của Geekbench và 10221 trên thử nghiệm đa lõi.

Snapdragon-835-cores

Nhưng tất cả có nghĩa là gì? Dưới đây là tổng quan về cách Apple A11 so sánh với Apple A10 và cũng như với Qualcomm Snapdragon 835:

A11 BionicA10 FusionSnapdragon 835
Tiến trình công nghệ10nm16nm10nm
CPU64Bit Hexa-core, 2x Monsoon + 4x Mistral64Bit Quad-core, 2x Hurricane 2.34 GHz + 2x Zephyr64Bit Octa-core, 4x 2.45GHz Kryo 280 + 4x 1.9GHz Kryo 280
Core schedulingPer corePer clusterPer core
GPU3 core6 coreAdreno 540
Kiểu RAMLPDDR4LPDDR4LPDDR4 @ 1866MHz
Geekbench lõi đơn426033991998
Geekbench đa lõi1022153866765

Tóm lại, Apple A11 đang sử dụng quy trình sản xuất tương tự như Snapdragon 835. A11 là một CPU lõi tứ, trong khi 835 là một chipset octa-core. A11 Bionic giờ đây có thể thực hiện lập lịch trình cho mỗi lõi, điều mà 835 cũng có thể làm, nhưng A10 không thể. Mặc dù các thông số kỹ thuật tương tự, điểm Geekbench lõi đơn của A11 gấp đôi so với Snapdragon 835.

Trên giấy tờ, kết quả đa lõi của A11 lõi tứ nhanh hơn 50% so với Snapdragon 835 octa-core. Như tôi đã đề cập ở trên, Geekbench không kiểm tra các phần khác của SoC. Những thứ như DSP, ISP và bất kỳ chức năng nào liên quan đến AI sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm hàng ngày của bất kỳ thiết bị nào sử dụng các bộ xử lý này. Tuy nhiên, khi nói đến tốc độ CPU thô, A11 là người chiến thắng rõ ràng.

Đây có thể là điều đáng buồn đối với các fan của Android. Vậy lý do là gì? Đầu tiên chúng ta cần nhắc một chút về lịch sử.

Apple bắt đầu đánh bại Qualcomm khi công bố chip Apple A7 64-bit vào năm 2013. Tại thời điểm đó, Apple và Qualcomm đã đều sử dụng bộ xử lý ARMv7 32-bit để sử dụng trong các thiết bị di động. Qualcomm đã dẫn đầu lĩnh vực này với phiên bản 32 bit Snapdragon 800 SoC. Nó sử dụng lõi Krait 400 cùng với GPU Adreno 330.

ARM-apple_a7_chip

Khi Apple đột nhiên công bố một ARMv8 CP 64-bit, Qualcomm không có gì. Vào thời điểm một trong những nhà quản lý của nó gọi là A7 64 bit là “mánh lới quảng cáo tiếp thị”, nhưng không mất nhiều thời gian để Qualcomm có được chiến lược 64-bit của riêng mình.

Vào tháng 4 năm 2014, Qualcomm đã ra mắt Snapdragon 810 với bốn lõi Cortex-A57 và bốn lõi Cortex-A53. “Cortex” của lõi đến trực tiếp từ ARM, người quản lý kiến ​​trúc ARM. Nhưng trong cùng năm đó, Apple đã công bố A8, thế hệ thứ hai của kiến trúc 64-bit CPU. Mãi đến tháng 3 năm 2015, Qualcomm mới có thể công bố CPU 64-bit thế hệ đầu tiên của mình, Snapdragon 820, với lõi CPU Kryo tùy chỉnh của nó.

Vào tháng 9 cùng năm, Apple đã phát hành iPhone 6S sử dụng bộ xử lý A9, CPU in-house 64-bit thế hệ thứ ba của Apple. Đột nhiên Qualcomm là hai thế hệ sau Apple.

Trong năm 2016, Qualcomm đã thỉnh cầu từ ARM một lần nữa. ARM đã tạo ra một chương trình cấp phép mới cho phép các đối tác tin cậy nhất truy cập sớm vào các thiết kế CPU mới nhất của mình và thậm chí một số biện pháp tùy chỉnh. Kết quả là lõi CPU Kryo 280. Theo bảng thông số kỹ thuật, Snapdragon 835 sử dụng 8 lõi Kryo 280, tuy nhiên nó được chấp nhận rằng nó có bốn lõi Cortex-A73 (với những tinh chỉnh) cộng với bốn lõi Cortex-A53 (với những tinh chỉnh). Đối với Snapdragon 835, Qualcomm đã chuyển ngày công bố từ mùa xuân sang mùa đông có nghĩa là 835 đã được công bố sau khi Apple A10 và iPhone 7.

Exynos-8895-vs-Snapdragon-835

Có một số điều quan trọng để nhận ra về lõi CPU của Apple.

Đầu tiên, Apple đã có một khởi đầu mới khi ra mắt CPU dựa trên 64-bit ARM. Mặc dù ARM đã công bố Cortex-A57 trở lại vào tháng 10 năm 2012, nhưng thời gian để ARM chuyển đến đối tác của mình bộ vi xử lý đầu tiên là năm 2014. Nhưng Apple đã có CPU ARM 64 bit trên các thiết bị trong năm 2013. Công ty đã quản lý để tận dụng sự dẫn đầu và đã tạo ra một thiết kế lõi CPU mới mỗi năm.

Thứ hai, SoC của Apple được kết hợp chặt chẽ với các bản phát hành thiết bị cầm tay của Apple. Thiết kế một CPU di động hiệu suất cao là rất khó khăn. Thật khó cho Apple; cho ARM; cho Qualcomm; cho tất cả các hãng. Bởi vì nó là khó khăn, phải mất một thời gian dài. Cortex-A57 đã được công bố vào tháng 10 năm 2012, nhưng nó đã không xuất hiện trong một điện thoại thông minh cho đến tháng 4 năm 2014. Đó là một thời gian dài. Thời gian dẫn đó đang thay đổi.

Ví dụ: Kirin 960 trong Huawei Mate 9 được phát hành chỉ 8 tháng sau khi GPU ARM Mali-G71 được chuyển tới Huawei. Có một lập luận rằng kể từ khi Apple tự mình làm tất cả mọi thứ, sau đó một vài tuần có thể cho ra một chu kỳ sản xuất mới nhanh hơn.

Apple-A11-bionic-from-keynote-6-core-64-bit

Thứ ba, các CPU của Apple rất lớn và trong trò chơi này, lớn có nghĩa là đắt tiền. Theo một báo cáo năm 2016 của Linley Group, lõi Hurricane trong Apple A10 là “gấp đôi kích thước của các CPU di động cao cấp khác”. Ngay cả các lõi Zephyr ( công suất nhỏ) cũng lớn hơn nhiều so với các đối thủ của chúng, “gần gấp đôi Cortex-A53.” Chìa khóa ở đây là Apple bán điện thoại thông minh chứ không phải chip. Kết quả là, nó có thể đủ khả năng để làm cho SoCs đắt hơn và bù lại tiền ở những nơi khác, bao gồm cả giá bán lẻ cuối cùng.

Tuy nhiên, ARM và Qualcomm đang trong kinh doanh bán chip. ARM thực hiện thiết kế lõi CPU cho Qualcomm (và những người khác như MediaTek) và Qualcomm thiết kế các chip, mà nó lần lượt bán cho các nhà sản xuất thiết bị cầm tay như Samsung, Sony, LG, vv. ARM cần tạo ra lợi nhuận. Qualcomm cần tạo ra lợi nhuận. Tất cả các OEM cần phải tạo ra lợi nhuận. Kết quả thực tế là Qualcomm không đủ tiền để chế tạo các bộ xử lý quá đắt hoặc các OEM sẽ bắt đầu tìm kiếm ở nơi khác.

Thứ tư, các CPU của Apple có bộ nhớ cache lớn. Giống như điểm thứ ba ở trên, Apple có thể tạo ra những con chip lớn hơn (về chi phí silicon) và bao gồm bộ đệm lớn.

Trước Cortex-A75, không có bộ vi xử lý Cortex nào của ARM hỗ trợ cache L3. Nhưng Apple đã sử dụng bộ nhớ cache L3 lớn kể từ chiếc A7. Apple A7 và A8 có bộ đệm L2 1 MB và bộ nhớ cache L3 4 MB. A9 và A10 có bộ nhớ cache L2 3 MB và bộ nhớ cache L3 4 MB, tức là 7 MB bộ nhớ cache hoàn toàn. Theo Geekbench, A11 có 8 MB cache L2 và không có cache L3. Trong khi Cortex-A75 bây giờ hỗ trợ bộ nhớ đệm L3, cũng lên đến 4 MB, và 4 MB bộ nhớ cache L2 (0,5 MB mỗi lõi), các nhà sản xuất chip như Qualcomm có thể quyết định bao nhiêu bộ nhớ cache mà họ muốn.

Thứ năm, và cuối cùng, kế hoạch chế tạo bộ vi xử lý của Apple với đường ống rộng ở tốc độ đồng hồ (ban đầu) thấp hơn đã trở thành hiện thực. Nói chung, các nhà sản xuất SoC có thể tạo lõi CPU với một đường ống hẹp, nhưng chạy ống đó ở tần số xung nhịp cao; hoặc sử dụng ống rộng hơn, nhưng ở tốc độ đồng hồ thấp hơn. Giống như ống dẫn nước thực, bạn có thể bơm nước ở áp suất cao thông qua một đường ống hẹp hơn hoặc ở áp suất thấp hơn thông qua một đường ống rộng hơn. Trong cả hai trường hợp, bạn về mặt lý thuyết có thể đạt được cùng một thông lượng. ARM rơi thẳng trong đường ống hẹp, trong khi Apple đang ở trong một đường ống rộng hơn. Cortex-A75 có thể được tăng tốc ở tần số tối đa 3 GHz trên 10 nm, khi mà Apple A10 được tốc độ 2,34 GHz. Chúng tôi vẫn đang chờ đợi để tìm ra tốc độ đồng hồ của A11.

Apple-iPhone-X-1

Tổng kết

Không thể phủ nhận rằng Apple có một đội ngũ thiết kế CPU đẳng cấp thế giới đã liên tục sản xuất các SoC tốt nhất trên thế giới trong vài năm qua. Thành công của Apple không phải là phép thuật. Đó là kết quả của kỹ thuật xuất sắc, thời gian dẫn đầu tốt hơn đối thủ cạnh tranh của nó, và sự sang trọng của việc tạo SoC với rất nhiều silicon cho một hoặc hai sản phẩm cùng một lúc.

Tôi dự đoán rằng chúng tôi sẽ không thấy SoC từ Qualcomm, Samsung hoặc Huawei có thể đánh bại SoC mới nhất của Apple, về sức mạnh CPU thô trừ khi một trong những điều sau xảy ra:

Apple tình cờ tạo ra SoC “xấu”. Điều này có nghĩa là nó sẽ mất đi khách hàng tiềm năng so với các OEM khác.
Một trong những nhà sản xuất chip hàng đầu quyết định xây dựng một CPU đắt tiền với diện tích bề mặt lớn và nhiều silicon dành riêng cho những thứ như bộ nhớ cache, v.v.

Không công bằng khi dừng lại ở đây. Tôi đã tập trung vào hiệu suất của CPU được đo bằng Geekbench. Tuy nhiên, SoC không chỉ là CPU. Ngoài ra còn có GPU, DSP, ISP và nhiều hơn nưa. Những thành phần trong A11 cũng ấn tượng nhưng như vậy là bỏ qua GPU, DSP, và ISP trong Snapdragon 835. Cuối cùng là trải nghiệm người dùng, iPhone 8 sử dụng A11 cung cấp một trải nghiệm người dùng tốt? Có. Liệu S8 hoặc Note 8 sử dụng Snapdragon 835 có mang đến trải nghiệm người dùng tốt không? Có.

Nhưng đây là chìa khóa, kỳ vọng của chúng tôi về trải nghiệm người dùng đang thay đổi. A11 chứa “Công cụ Neural” được sử dụng cho các tính năng như “Face ID”. Kirin 970 sắp tới cũng có một Bộ xử lý Neural (NPU) chuyên dụng có thể thực hiện các tác vụ như nhận dạng hình ảnh nhanh gấp 20 lần so với CPU. Ngoài ra, đầu năm nay Qualcomm đã thông báo rằng nó sẽ không còn đề cập đến chip của mình như là các bộ xử lý, mà là các nền tảng. Trong khi đó có vẻ như ngữ nghĩa, nó là một phần của một chuyển động chung từ các SoC trung tâm CPU, hướng tới một cái nhìn tổng thể hơn, mà bây giờ bao gồm xử lý thần kinh.

Điều này có nghĩa là bây giờ là lúc dành cho Qualcomm, Samsung, Huawei và ARM để xác định lại SoC truyền thống và triển khai các tính năng mới như xử lý thần kinh. Nếu họ có thể làm điều đó tốt hơn Apple, thì có khả năng là họ sẽ giành được ưu thế trong những năm tới.

Bài viết được lược dịch từ website Android Authority. Các bạn có thể xem bài viết gốc tại đây.

Facebook Youtube Top