Vào tháng 9 năm 2013, Apple đã tuân theo quy tắc ra mắt sản phẩm trước đó và tung ra thế hệ điện thoại di động mới nhất iPhone 5S. Ngoài việc mang đến những công nghệ và ứng dụng tiên tiến như nhận dạng vân tay và bộ đồng xử lý M7, điểm nhấn lớn nhất còn đến từ bộ vi xử lý A7 mới nhất của hãng. Là bộ xử lý 64 bit đầu tiên được áp dụng cho điện thoại thông minh, Apple một lần nữa dẫn đầu xu hướng. Sau khi công bố sản phẩm mới, Anand Chandrasekher, cựu CMO của Qualcomm, gã khổng lồ về bộ xử lý trong ngành, từng nói rằng "bộ xử lý A7 chỉ là một mánh lới quảng cáo tiếp thị do Apple tạo ra và không có ý nghĩa thiết thực nào đối với người dùng". Sự thật như ông đã nói có đúng không?
Nhưng việc làm sáng tỏ những nhận xét của Qualcomm và tin đồn sau đó rằng Samsung sẽ tung ra bộ xử lý 64-bit cùng lúc khiến chúng tôi tin rằng bộ xử lý di động sẽ bước vào kỷ nguyên 64-bit và sự ra mắt gần đây của bộ xử lý 64-bit đầu tiên của Qualcomm Snapdragon 410 đã củng cố quan điểm của chúng tôi. Vậy, tại sao chúng ta cần bộ xử lý 64 bit?
Hình ảnh [Chuyển sang phiên bản đồ họa]
Tại sao Qualcomm và Broadcom cạnh tranh bộ xử lý 64 bit
Tại sao lại thúc đẩy bộ xử lý 64 bit?
Lúc đầu, chúng ta có thể sử dụng một ví dụ đơn giản để minh họa lợi ích của bộ xử lý 64 bit:
"Có một thư viện khổng lồ với nhiều bộ sưu tập sách và có một quản trị viên giúp bạn tìm sách. Quản trị viên có 32 trợ lý đi cùng xe đạp đi lấy sách rồi giao cho quản trị viên. Một ngày nọ, có người mượn sách đến và muốn có tất cả sách về khủng long. Trong thư viện có 65 cuốn sách liên quan nên trợ lý phải thực hiện ba chuyến để lấy được 32 cuốn, chuyến thứ hai cũng cần một trợ lý thực hiện một chuyến. Nếu thư viện có 256 cuốn sách liên quan thì 32 trợ lý phải thực hiện 8 chuyến, còn 64 trợ lý chỉ cần thực hiện 4 chuyến. và Broadcom cạnh tranh bộ xử lý 64-bit
Điều gì, một sự tương tự đơn giản như vậy không giúp mọi người hiểu sơ bộ về toàn bộ khái niệm?
Hoạt động của iPhone cũng tương tự như vậy. Nó lấy dữ liệu từ bộ nhớ. Trong một chu kỳ xung nhịp, 32-bit chỉ có thể xử lý dữ liệu 32-bit và 64-bit có thể thu được dữ liệu 64-bit. Theo cách này, tốc độ, hiệu suất và hiệu quả được phản ánh như thế nào về mặt công nghệ?
Thông thường ARM là 32-bit, tức là 32-bit. Tức là khi CPU thực thi lệnh, mỗi lệnh được biểu thị bằng 32 bit và thông thường CPU chỉ thực hiện một lệnh trong mỗi chu kỳ xung nhịp (tức là 1/tần số). Bây giờ, mỗi lệnh là 64-bit, nghĩa là CPU thực thi số lượng nội dung trong mỗi chu kỳ nhiều gấp đôi so với trước đây. 8 bit đầu tiên là mã lệnh mà CPU nhận dạng là thực hiện phép cộng. A và B sau đây chỉ có tối đa 32-8=24 bit. Nói cách khác, hai phần bổ sung cuối cùng có tổng chiều dài là 12 bit và độ dài tối đa được biểu thị bằng số thập phân là 4095
Bây giờ, tổng chiều dài là 64 bit, khi đó tổng của A và B là 64-8=56 bit, tức là A và B lần lượt là 28 bit. và giá trị tối đa được biểu thị bằng số thập phân là 268435455.
Nói cách khác, ban đầu một lệnh 32 bit có thể tính toán tới 4095+4095, nhưng giờ đây nó có thể tính toán 268435455+268435455. Để tính toán dữ liệu này, lệnh 32 bit cần tính toán hơn 65.000 lần, nghĩa là phải mất hơn 65.000 lần để tính toán.
Đây chỉ là một ví dụ về phép cộng. Tình hình thực tế rất phức tạp, nhưng nhìn chung, bộ xử lý 64bit có thể làm được nhiều việc hơn bộ xử lý 32bit trong cùng một thời gian. Ví dụ: vấn đề về bộ nhớ 4G mà Zhonghei quan tâm:
Ban đầu, 32bit tối đa đại diện cho 4294967296 = 4G, do đó, phạm vi nhảy tối đa hỗ trợ 4G và không thể sử dụng nhiều bộ nhớ hơn. 64bit là 18446744073709551616=18446744073G nên hầu như không có giới hạn trên.
Nhưng!! Kích thước bộ nhớ chỉ là một trong những ứng dụng có nhiều ưu điểm hơn 32bit!
Mặc dù A7 có thể khiến bộ xử lý vượt quá giới hạn 4GB nhưng nó cũng có khả năng gọi nhiều bộ nhớ hơn.Tuy nhiên, khó có khả năng iPhone sẽ có RAM tích hợp lớn như vậy trong tương lai gần và chắc chắn nó sẽ không đạt được bộ nhớ vật lý có thể định địa chỉ tối đa của A7 là 256TB:
Trong trường hợp này, tại sao Apple lại bận tâm đến việc nhúng bộ xử lý 64-bit? Chúng tôi đã bác bỏ cái gọi là quan điểm mánh lới quảng cáo ở đầu bài viết, hãy cùng tìm hiểu sâu hơn.
Từ quan điểm bề ngoài, hiệu suất của bộ xử lý A7 64 bit tăng gấp đôi so với A6 32 bit và nó chứa số lượng thanh ghi số nguyên và dấu phẩy động nhiều gấp đôi so với A6. Để chip tải nhiều dữ liệu hơn cùng một lúc, điều đó có nghĩa là phải có ít lượt truy cập bộ nhớ hoặc bộ đệm liên tiếp hơn, điều này sẽ khiến đơn vị tính toán của lõi không hoạt động để chờ xử lý kỹ thuật số trong thời gian ngắn hơn.
Để tận dụng hiệu quả chip mới, các nhà phát triển ứng dụng iOS phải tận dụng khả năng tính toán số nguyên 64-bit. Đồng thời, nó có thể tận dụng tốt hơn cấu trúc NEON của ARM.
Những ưu điểm được giải thích ở trên là rất tốt cho phần mềm 64-bit. Nhưng đối với mã 32 bit, Apple cũng thừa nhận hiệu năng của nó trên A7 không nhanh bằng phiên bản phần mềm 64 bit. Điều này minh họa nhược điểm của việc thực thi mã 64 bit: chẳng hạn, khi đơn vị dữ liệu của bạn lớn gấp đôi, một số nguyên dài chiếm 4 byte trong iPhone có chip A6 nhưng lại chiếm 8 byte trong iPhone có chip A7. Bạn cần gấp đôi bộ nhớ để lưu trữ cùng một lượng thông tin.
Do đó, đối với toàn bộ chuỗi sinh thái, chỉ có nhiều ứng dụng 64-bit hơn mới có thể phản ánh những ưu điểm của bộ xử lý A7 của nó. Ý tưởng thúc đẩy sự phát triển của phần mềm thông qua loại hình đổi mới phần cứng này là cách Apple luôn kinh doanh.
Đồng thời, tiến bộ công nghệ to lớn này có thể mang lại những thay đổi chấn động cho ngành công nghiệp trò chơi. Ít nhất, điều này có thể mang lại giao diện tăng tốc đồ họa OpenGLES3.0 phong phú hơn và chip xử lý đồ họa mạnh mẽ hơn.
Tác động đến toàn bộ ngành
Bạn có còn nhớ nhận xét của cựu CMO của Qualcomm về bộ xử lý 64-bit của Apple ở đầu bài viết của chúng tôi không? Thực ra điều tôi muốn nhấn mạnh là “trước đây”. Vì những nhận xét này mà Anand đã được chuyển giao khỏi Qualcomm, điều này cho thấy gã khổng lồ chip di động rất coi trọng bộ vi xử lý 64-bit.
Theo một nhân viên Qualcomm giấu tên: "Con chip 64-bit của Apple đã đánh đúng vào chúng tôi. Không chỉ chúng tôi, mà tất cả mọi người, thực sự. Chúng tôi đã quá choáng váng, choáng váng và không chuẩn bị. (64-bit và 32-bit) Hiện tại sẽ không có nhiều khác biệt về hiệu suất, bởi vì phần lớn phần mềm hiện tại không thể hưởng lợi từ nó, nhưng có vẻ như nó sẽ lớn hơn 32. , Bây giờ mọi người đều muốn (64-bit). "
Qualcomm này nhân viên tiết lộ thêm: "Lộ trình 64-bit của (Qualcomm) không thể so sánh được với Apple, bởi vì không ai nghĩ rằng nó quan trọng đến thế (từ 32-bit lên 64-bit). Sự phát triển phải ổn định. Tất nhiên, đó là điều hấp dẫn và đó là tương lai, nhưng nó thực sự không có ý nghĩa gì nếu xét đến tình hình hiện tại. Dù vậy, Qualcomm gần đây đã ra mắt bộ xử lý 64-bit đầu tiên Snapdragon 410MSM8916. Mặc dù đây chỉ là một con chip cấp thấp được thiết kế dựa trên kiến trúc ARM Cortex-A53 Nhưng đây là một khởi đầu tốt. So với Apple, hãng chỉ cần thiết kế một con chip mỗi năm, Qualcomm cần một dòng sản phẩm hoàn chỉnh để đáp ứng các thị trường cao cấp, trung bình và cấp thấp. Do đó, Qualcomm còn một chặng đường dài hơn để đi. gửi Yu Nanxing, chủ tịch bộ phận SystemLSI của Samsung:
Samsung sẽ sử dụng chiến lược "hai bước" để phát triển bộ xử lý 64 bit. Đầu tiên, Samsung sẽ tham khảo thiết kế của ARM để phát triển chip 64 bit, cụ thể là dòng Exynos6, sau đó, hãng sẽ tối ưu hóa thiết kế dựa trên tình hình thực tế, đó là dòng ExynosS. Về thời điểm phát hành bộ xử lý 64-bit, Yu Nanxing chỉ tuyên bố một cách mơ hồ rằng "chúng tôi đang tiến hành theo kế hoạch." Nhưng không cần phải nói, mọi người cũng nên biết rằng bộ xử lý này sẽ lần đầu tiên được sử dụng trên chiếc Galaxy S5 hàng đầu của Samsung vào năm tới.
Ngoài ra, Samsung cũng gợi ý rằng các thiết bị di động trong tương lai sẽ được trang bị bộ nhớ giống như máy tính PC, cũng sẽ sử dụng bộ xử lý 64-bit. Suy cho cùng, bộ nhớ trên 4GB phải được hỗ trợ bởi bộ xử lý 64 bit. Trong hầu hết các trường hợp, chip 32 bit không thể hỗ trợ tốt cho bộ nhớ dung lượng lớn.
Một gã khổng lồ không dây khác, Broadcom, mặc dù không nổi tiếng trong lĩnh vực bộ xử lý di động nhưng cũng đã tận dụng xu hướng bộ xử lý 64 bit và tung ra bộ xử lý 64 bit.
Broadcom cho biết bộ xử lý mới cũng có nguồn gốc từ kiến trúc ARMv8 64-bit, nhưng nó không chỉ sử dụng kiến trúc này. Thay vào đó, nó tương tự như Apple và Qualcomm. Nó được phát triển dựa trên tập lệnh gốc. Nó có kiến trúc thực thi không theo thứ tự siêu vô hướng, bốn bộ phát và bốn luồng. Nó tuyên bố có "lõi CPU tốt nhất", "bộ tăng tốc phần cứng tốt nhất" và "quản lý năng lượng thông minh".
Hình ảnh [Chuyển sang phiên bản đồ họa]
Tại sao Qualcomm và Broadcom đang cạnh tranh bộ xử lý 64 bit
Broadcom có kế hoạch sử dụng quy trình bóng bán dẫn ba chiều FinFET 16nm của TSMC để sản xuất nó, điều đó có nghĩa là nó sẽ không được xuất hiện cho đến năm 2015, vì quy trình này dự kiến sẽ được đưa vào sản xuất hàng loạt vào đầu năm 2015.
Nhưng sự chờ đợi sẽ rất đáng giá. Với sự trợ giúp của công nghệ tiên tiến, tần số chính có thể đạt trên 3GHz và hiệu suất có thể tưởng tượng được.
Broadcom cuối cùng đã chỉ ra rằng loại bộ xử lý này chủ yếu nhắm vào bốn lĩnh vực chính là không dây, lưu trữ, mạng và bảo mật (tổng giá trị thị trường là 3 tỷ đô la Mỹ), vì vậy thật đáng tiếc khi về cơ bản nó sẽ không có trên điện thoại thông minh và máy tính bảng.
Trong làn sóng này, không thể bỏ qua nỗ lực của các nhà sản xuất chip trong nước.
Theo lộ trình được lưu hành trực tuyến trước đó:
Hình ảnh [Chuyển sang phiên bản đồ họa]
Tại sao Qualcomm và Broadcom đang cạnh tranh bộ xử lý 64 bit
Allwinner sẽ ra mắt A9X vào cuối năm 2015, đánh dấu rằng nó cũng sẽ bước vào kỷ nguyên 64 bit, sử dụng Cortex-A53/A57. Nó bị nghi ngờ là một thiết bị lai kiến trúc kép và tuyên bố rằng GPU mạnh gấp 4 lần hiện tại.
A9X sẽ được sản xuất theo quy trình mới của TSMC nhưng vẫn chưa xác định được là FinFET 20nm hay 16nm cao cấp hơn. Cái trước sẽ được sản xuất hàng loạt vào đầu năm sau, cái sau sẽ được sản xuất hàng loạt vào đầu năm sau nên còn rất nhiều thời gian.
Trong thời đại mà mọi người đều là 64-bit, chúng ta vẫn chưa biết nó sẽ mang lại trải nghiệm gì cho chúng ta. Hãy cùng chờ xem lần đổi mới này của Apple sẽ mang lại những cải tiến gì.
