Phân tích chi tiết chip Apple Silicon M1: liệu Apple có thể loại Intel x86 ra khỏi cuộc chơi laptop?

Người ta không quá chú ý vào dòng MacBook mới bởi năm nào Apple cũng đều tung ra những nâng cấp nhất định. Thay vào đó, họ tập trung vào một thứ rất quan trọng khác - con chip xử lý ARM bên trong.

VnReview lược dịch bài viết phân tích của AnandTech.

Lần cuối Apple nâng cấp kiến trúc vi xử lý máy tính là vào năm 2006, loại bỏ PowerPC của IBM để chuyển sang x86 của Intel. Một thập kỷ rưỡi sau, những con chip Intel dần bộc lộ giới hạn và không còn đáp ứng được yêu cầu của công ty nữa. Không còn cách nào khác, Apple tự "xắn tay áo" nhảy vào thiết kế chip cho chính laptop của mình, dựa trên kiến trúc ARM mới.

Bộ xử lý mới tên là Apple M1, thuộc dự án Apple Silicon, SoC đầu tiên do hãng thiết kế dành cho máy Mac. Với bốn lõi lớn và bốn lõi tiết kiệm năng lượng, 16 tỷ bóng bán dẫn và tiến trình 5nm, Apple nhắm tới việc thay thế hoàn toàn kiến trúc x86 kể từ bây giờ. Con chip mới giống như một chuyến hành trình mới của công ty, bây giờ, chúng ta hãy cùng tìm hiểu sâu hơn vào nó. Liệu lần chuyển đổi này có thất bại? MacBook ARM có đúng là tương lai?

Tổng quan Apple M1

Sơ độ bố trí đế chip Apple M1 (ảnh: AnandTech)

Con chip đóng gói chung với bộ nhớ đệm DRAM như cách mà Apple đã triển khai từ thời A12. DRAM được đặt ở mặt dưới của chip thay vì trên bề mặt, nhằm tản nhiệt hiệu quả hơn.;

Ở phía bên trái, bạn có thể nhận ra cụm nhân hiệu năng cao Firestorm, có lượng cache 12MB lớn hơn nhiều A14, chỉ có 8MB L2 cache. Bốn nhân Icestorm nằm ở gần trung tâm. Phía trên cùng là 8 lõi GPU còn ở dưới là 16 lõi bộ xử lý thần kinh.

Apple gọi đây là một thiết kế SoC thực sự, đã bao gồm cả một số con chip rời ở trong Mac trước kia, như là các bộ điều khiển I/O, SSD và bảo mật của Apple.

Vi kiến trúc CPU mới của Apple

Apple muốn những con chip ARM của họ có thể cạnh tranh sòng phẳng với đối thủ Intel x86. Nếu nhìn vào lịch sử của công ty, bạn sẽ thấy họ đã có một hành trình dài tự tùy biến CPU, kinh nghiệm tích lũy được là không nhỏ. Thế hệ CPU hiệu năng cao mới nhất có tên mã là "Firestorm", theo sau CPU "Lightning" trong A13.

Chi tiết về lõi Firestorm trên A14 lẫn M1 (ảnh: AnandTech)

Vi kiến trúc này khác biệt ở chỗ, đây là khối giải mã rộng nhất ngành công nghiệp được thương mại. Hiện nay, một con chip khác có khối giải mã rộng hơn được biết tới là IBM P10, nhưng chưa có mặt trên thị trường. Trong khi dự án phát triển nhân M6 của Samsung đã bị dừng, được biết là cũng có khối giải mã tương tự.

Một con số khác là số tập lệnh thực thi không theo trình tự (ROB). Biểu thị lượng tập lệnh mà một lõi có thể chứa để chờ được thực thi mà không xếp theo trình tự. Với con số khổng lồ ước tính 630 ROB, lõi Firestorm của Apple bỏ rất xa phần còn lại của ngành công nghiệp. Lõi Sunny Cove và Willow Cove của Intel sở hữu 352 ROB, lõi Zen3 của AMD đạt 256 còn ARM Cortex-X1 mới nhất cũng chỉ đến 224.

Chip A14 trên thế hệ iPhone mới gặp vấn đề về tản nhiệt, nên các lõi Firestorm dù có đạt được xung nhịp 3GHz cũng chưa chắc đã tạo ra hiệu suất ấn tượng đúng với tiềm năng của nó. Hệ quả là Apple phải đặt mức xung nhịp chỉ ngang tầm với các vi kiến trúc ARM khác trong ngành, dù rằng nó được thiết kế rộng hơn. Nếu được "bung hết" sức mạnh trên một laptop hay hệ thống máy tính để bàn, kết quả thực tế sẽ rất tò mò.

So sánh với chip x86 của AMD và Intel

Apple A14 đã vượt mặt chip x86 của Intel

Đây có lẽ mới là phần quan trọng mà ai cũng quan tâm. Hiệu năng của A13 hay A14 trên thiết bị di động thường được cho là vượt trội hơn các đối thủ của nó. Nhưng trên môi trường máy tính, đối đầu AMD và Intel lại là một câu chuyện khác. Apple có thể bỏ xa các vi xử lý Android đến từ Huawei, Qualcomm, nhưng lần này thì có dễ dàng như vậy?

Hiện tại, chúng tôi chưa có thiết bị Apple Silicon, tuy nhiên đã có A14 ở đây. Apple sử dụng chung vi kiến trúc cho Mac dựa trên iPhone, vậy nên có thể so sánh làm tham khảo. Từ đó, chúng ta có thể đặt ra những kỳ vọng cho thế hệ Apple Silicon mới trên Mac.

Kết quả thực sự bất ngờ, xét về hiệu năng, A14 có thể cạnh tranh sòng phẳng với các con chip AMD và Intel vốn thiết kế cho laptop hiệu năng cao. Đôi khi, A14 còn vượt trội hơn ở một số tác vụ. Đặc biệt so sánh với vi xử lý Intel thì A14 thường tỏ ra hiệu quả hơn. Việc này có ý nghĩa khi Apple đang muốn từ bỏ dòng Core.

Bạn có thể thấy điều mà ít ai trong chúng ta nghĩ tới: chip Apple chỉ xếp dưới AMD Ryzen 5000

Về tổng thể, chipset của Apple hiện tại đã đủ ấn tượng để hãng có thể thực hiện chuyển đổi Intel x86 sang Apple Silicon ARM, hiệu năng chỉ còn kém AMD Ryzen 5000. Nếu như vài năm trước, các chipset của công ty sẽ bị phản đối khi có ai đó xem hiệu năng của chúng tiệm cận với chip laptop. Giờ thì chuyện đó đã xảy ra.

Một trong những nguyên nhân quan trọng khiến Intel không đáp ứng được kỳ vọng của Apple là tốc độ cải thiện hiệu suất. Trong khi chip x86 của hãng gây thất vọng, Apple lại tiến bộ không ngừng với dòng chip A của mình. Đây là thời khắc quan trọng của ngành công nghiệp, khi chip của Apple dường như đã vượt qua cả Intel phiên bản cao cấp nhất.

Apple đã cảnh báo Intel

Apple khẳng định M1 là CPU nhanh nhất hiện nay. Dựa vào A14 hiện có đã đánh bại được tất cả thiết kế x86 tốt nhất của Intel, chỉ chịu thua AMD, chúng ta hoàn toàn có thể tin vào điều đó. Điều này nghe có vẻ khá shock.

Tụt hậu, Intel không còn đáp ứng được yêu cầu của Apple nữa

Intel đã tụt hậu và để thua AMD, giờ đây, họ phải trả giá cho việc đó. Không chỉ mất đi một khách hàng lớn, Intel còn đang bị đẩy ra rìa thị trường. AMD cho thấy rất nhiều tiến bộ trong thời gian gần đây, nhưng tốc độ cải thiện của họ khó có thể bắt kịp Apple. Không phải ở hiệu năng mà là khả năng tiêu thụ năng lượng, vốn là khía cạnh mà ARM luôn lợi thế hơn x86.

Còn khi Apple có thể đẩy hiệu năng lên tới mức vượt qua cả chip AMD, ngôi vương của x86 không bao giờ có thể lấy lại được nữa. Thiết kế ARM với nhiều ưu điểm phù hợp với môi trường laptop sẽ thay thế hoàn toàn. Liệu Intel có còn chỗ đứng ở thị trường laptop?

Ambitious Man