Chip ARM là gì?

Chip ARM là gì?

25-11-2020 Lượt xem: 1,314

Các con chip ARM thống trị công nghệ di động? Vậy ARM là gì và những CPU này có gì khác biệt với con chip Intel, AMD? Hãy cùng Vương Khang tìm hiểu qua bài viết sau.

Khi đề cập đến lĩnh vực smartphone, máy tính bảng và thậm chí là laptop, bạn chắc chắn đã nghe thấy ai đó nhắc tới những con chip ARM. Công nghệ này đã góp phần vào tốc độ phát triển của máy tính di động đầu những năm 2010 và vẫn đang có sức ảnh hưởng đáng kể đến các thiết bị của chúng ta.

XEM THÊM:

 

Thách thức của điện toán di động

Toàn bộ máy tính, tablet, laptop và smartphone đều cần một con chip. Nó thường được gọi bằng cái tên phổ biến là CPU (Central Processing Unit) – Bộ vi xử lý trung tâm. Đây là nơi mà hầu hết hoạt động điện toán thực tế được hoàn thiện. Tuy nhiên, nó không phải là một bộ xử lý đơn lẻ mà là nhiều bộ xử lý trên một thành phần duy nhất..

CPU nhận và chạy các chỉ lệnh, sau đó đưa ra kết quả đầu ra. Khi công nghệ ngày càng phát triển, các nhà sản xuất đã hướng tới bộ vi xử lý đa lõi. Trong đó, CPU là một tập hợp các bộ xử lý trên một chip duy nhất, các bộ xử lý đa lõi kết hợp nhiều CPU trên một chip duy nhất. Đây là một trong những lý do chính khiến máy tính hiện nay mạnh hơn trước đây.

Chip ARM ra đời để giải quyết các thách thức của điện toán di động.

Chip ARM ra đời để giải quyết các thách thức của điện toán di động.

Thông thường, máy tính để bàn và máy tính xách tay sử dụng bộ vi xử lý Intel hoặc AMD. Các CPU này được thiết kế để mang lại hiệu suất tối ưu, nơi sở hữu sức mạnh đáng tin cậy, các viên pin lớn, thường có bộ xử lý đồ họa chuyên dụng và hệ thống làm mát. Như vậy, chúng có thể xử lý các phép tính phức tạp với nhiều bộ xử lý đầu vào cùng một lúc.

Tuy nhiên, các thiết kế di động đòi hỏi những nghiên cứu khác. Để duy trì tính di động, các viên pin cần có kích thước nhỏ hơn, đồng thời, sẽ chẳng còn chỗ cho quạt tản nhiệt hay hệ thống làm mát. Thiết bị cần hoạt động trơn tru, ít vướng vào các vấn đề kỹ thuật. Trong suốt thập niên 2000, đây là một trở ngại lớn khi tạo ra máy tính di động.

Thiết kế phức tạp của các CPU máy tính để bàn không thể chuyển dịch tốt sang các thiết bị di động vì yêu cầu phần cứng rất khác nhau. Kết quả là điện thoại thông minh, như chúng ta biết ngày nay, không khả thi nếu áp dụng kiến trúc điện toán truyền thống.

Chip ARM là gì?

Để vượt qua những thách thực đó, các nhà sản xuất buộc phải thay thế kiến trúc CPU máy tính để bàn sang một thứ phù hợp hơn với điện toán di động. Và các con chip ARM ra đời. Chúng là lựa chọn lý tưởng vì áp dụng phương pháp xử lý đơn giản hơn, ít tốn điện hơn. Điều này đã được thể hiện trong chính tên gọi ARM, viết tắt của Advanced RISC Machine.

Bản thân RISC không phải là một công nghệ. Thay vào đó, nó là một hệ tư tưởng thiết kế. Bộ xử lý ARM được thiết kế để đạt hiệu quả cao nhất có thể, chỉ chấp nhận các chỉ lệnh có thể được thực hiện trong một chu kỳ bộ nhớ duy nhất. Quá trình phổ biến đối với CPU là tìm nạp, giải mã và thực thi các chỉ lệnh.

Các bộ RISC sử dụng kiến trúc 32-bit - một tiêu chuẩn phần lớn bị loại bỏ khỏi máy tính để bàn. Điều này giới hạn số lượng thông tin có thể được xử lý trong hàm tìm nạp-giải mã-thực thi.

Ví dụ, các máy tính Windows hiện nay thường sử dụng cấu trúc 64-bit. Điều này giúp hệ điều hành có nhiều sức mạnh xử lý hơn, dẫn đến trải nghiệm tốt hơn.

Chip ARM hoạt động như thế nào?

RISC ban đầu được phát triển vào những năm 1980 nhưng không tạo được sức ảnh hưởng trên thị trường. Tuy nhiên, ARM Holdings - công ty đứng sau bộ vi xử lý ARM - đã phát triển một định dạng lệnh nén.

Mặc dù chỉ xử lý một tập lệnh duy nhất trong một chu kỳ bộ nhớ, các chỉ lệnh có thể dài và phức tạp hơn các thiết bị RISC truyền thống. Dẫu chúng còn nhiều hạn chế so với các đối thủ máy tính để bàn, nhưng chúng ta chắc hẳn không ai mong đợi điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng của mình đạt được mức hiệu suất tương tự.

Chip ARM tiêu tốn ít năng lượng hơn, chi phí thấp hơn.

Chip ARM tiêu tốn ít năng lượng hơn, chi phí thấp hơn.

Những thiết kế RISC đầu tiên sử dụng cấu trúc 32-bit, nhưng từ năm 2011, ARM Holdings đã đưa hỗ trợ 64-bit vào các thiết kế. Nó không thể thành hiện thực chỉ với RISC và chỉ có thể thực hiện được nhờ kiến trúc tập lệnh của công ty. Thiết kế kỹ thuật của bộ vi xử lý ARM cũng đơn giản hóa quá trình sản xuất và thiết kế vật lý.

Việc giảm độ phức tạp của các bộ RISC có nghĩa là chúng yêu cầu ít bóng bán dẫn hơn trên chip. Nói gọn lại, nhiều bóng bán dẫn hơn đồng nghĩa với việc nhu cầu điện năng tăng lên và chi phí sản xuất cao hơn, dẫn tới chi phí bán lẻ cao hơn. Vì lý do này, bộ vi xử lý ARM thường có chi phí thấp hơn bộ vi xử lý máy tính để bàn truyền thống.

Ai sử dụng bộ vi xử lý ARM?

Vì bộ vi xử lý ARM kết hợp các thiết kế RISC hiệu suất cao, chi phí sản xuất thấp hơn và tiêu thụ điện năng giảm, chúng là lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị di động như điện thoại thông minh, máy tính bảng và thậm chí một số mẫu máy tính xách tay.

ARM Holdings không tự sản xuất bất kỳ bộ vi xử lý nào. Thay vào đó, công ty sáng tạo công nghệ, phát triển tiêu chuẩn hướng dẫn và sau đó cấp phép thiết kế cho các nhà sản xuất khác. Đây là lý do tại sao có rất nhiều biến thể của bộ vi xử lý ARM và tại sao mỗi loại lại hoạt động khác nhau.

Các nhà sản xuất phần cứng trả tiền cho ARM Holdings cho công nghệ cốt lõi, nhưng sau đó điều chỉnh nó theo nhu cầu, yêu cầu phần mềm và thiết kế phần cứng của họ. Kết quả, rất nhiều sản phẩm chứa bộ vi xử lý ARM. Tuy nhiên, thật khó để so sánh chúng với nhau như bạn thường làm với bộ vi xử lý Intel.

Một vấn đề phức tạp hơn nữa là phần mềm phải được thiết kế đặc biệt cho phần cứng ARM, do đó nó không tương thích hoặc tương tác với các kiến trúc khác. Sự khác biệt về hoạt động giữa bộ vi xử lý ARM và máy tính để bàn là một trong những yếu tố chính khiến điện thoại của bạn chậm hơn máy tính để bàn.

ARM Holdings không tự sản xuất chip mà chỉ tạo ra công nghệ và cấp phép cho các nhà sản xuất khác thực hiện.

ARM Holdings không tự sản xuất chip mà chỉ tạo ra công nghệ và cấp phép cho các nhà sản xuất khác thực hiện.

Vì chúng hiệu quả và đòi hỏi chi phí thấp, bạn có thể tìm thấy bộ vi xử lý ARM trên một số mẫu máy tính xách tay. Đáng chú ý, nhiều Chromebook sử dụng bộ vi xử lý ARM. Vì Chromebook chạy Chrome OS, một hệ điều hành tiêu tốn ít tài nguyên dựa trên trình duyệt web Chrome, cho nên các sản phẩm của ARM là một lựa chọn lý tưởng.

Tương lai của điện toán

Nhờ vào quy trình của ARM Holdings mà điện thoại của chúng ta trở nên nhẹ hơn, di động hơn, hiệu suất cao và giá cả phải chăng hơn. Nếu không có những đổi mới trong việc triển khai RISC, điện toán di động có lẽ sẽ không khả thi như những gì chúng ta đang thấy ngày nay.

Mặc dù làm nên tên tuổi với điện thoại thông minh và máy tính bảng, bộ vi xử lý ARM cũng khả dụng đối với các mẫu máy tính xách tay giá rẻ.

Bài viết liên quan


0913.111111

Chỉ đường

Chat FB

Chat Zalo

0913.111111