Khi chúng ta đã trở nên quen thuộc hơn với các sản phẩm dựa trên ARM, bộ xử lý có xu hướng nhận được hóa đơn ít nổi bật hơn bây giờ vì đó là một tiêu chuẩn thường được chấp nhận. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là nó vẫn không đáng chú ý.
Những thách thức của Điện toán Di động
Tất cả máy tính, máy tính bảng, laptop và điện thoại thông minh đều sử dụng bộ xử lý. Thuật ngữ chung cho bộ xử lý của thiết bị của bạn là CPU hoặc Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit). Đây là nơi diễn ra hầu hết các công việc tính toán thực tế. Tuy nhiên, CPU không phải là một bộ xử lý đơn lẻ mà là nhiều bộ xử lý trên một thành phần duy nhất.
CPU nhận các lệnh, thực thi chúng và đưa ra kết quả đầu ra. Khi công nghệ ngày càng phát triển, các nhà sản xuất đã hướng tới các bộ vi xử lý đa lõi, trong đó CPU là một tập hợp nhiều bộ xử lý trên một chip duy nhất. Đây là một trong những lý do chính giúp máy tính ngày nay mạnh hơn rất nhiều so với trước đây. Để biết thêm chi tiết, hãy xem hướng dẫn của FUNiX về cách hoạt động của CPU.
Thông thường, máy tính để bàn và laptop sử dụng bộ vi xử lý Intel hoặc AMD. Các CPU này được thiết kế để mang lại hiệu suất desktop tối ưu, với nguồn điện ổn định, pin lớn và thường có bộ xử lý đồ họa chuyên dụng và hệ thống làm mát. Nhờ đó, chúng có thể xử lý các phép tính phức tạp với nhiều bộ xử lý xử lý đầu vào cùng một lúc.
Tuy nhiên, các thiết kế di động phải thỏa mãn những yêu cầu khác. Để duy trì tính di động, pin cần phải nhỏ hơn, không có không gian cho quạt hoặc hệ thống làm mát và thiết bị cần hoạt động mà không bị chậm trễ hoặc gặp các sự cố kỹ thuật. Trong những năm 2000, đây là một thách thức phổ biến trong việc sản xuất các máy tính xách tay.
Các thiết kế phức tạp của CPU máy tính để bàn không ứng dụng được cho các thiết bị di động vì các yêu cầu phần cứng rất khác nhau. Do đó, điện thoại thông minh như chúng ta biết ngày nay, không phải là một khái niệm khả thi khi sử dụng kiến trúc điện toán truyền thống.
Bộ vi xử lý ARM là gì?
RISC là viết tắt của Reduced instruction set computer (tạm dịch là máy tính giảm tính toán tập lệnh). Bản thân RISC không phải là một công nghệ mà là một hệ tư tưởng thiết kế. Bộ vi xử lý ARM được thiết kế để hiệu quả nhất có thể, chỉ chấp nhận các 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 lệnh.
Các đơn vị RISC sử dụng kiến trúc 32-bit, một tiêu chuẩn phần lớn không còn được sử dụng trong máy tính để bàn. Điều này giới hạn số lượng thông tin có thể được xử lý trong tính năng tìm nạp-giải mã-thực thi.
Ví dụ, máy tính Windows hiện nay thường sử dụng kiến trúc 64-bit. Điều này giúp cho hệ điều hành có nhiều sức mạnh xử lý hơn, dẫn đến trải nghiệm tốt hơn.
Bộ vi xử lý ARM hoạt động như thế nào?
Bộ vi xử lý RISC, và kèm theo đó là các đơn vị ARM, nghe có vẻ như là một bước lùi. RISC ban đầu được phát triển vào những năm 1980 nhưng không tạo được ảnh hưởng trên thị trường. Tuy nhiên, ARM Holdings, công ty đằng 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 lệnh có thể dài hơn và phức tạp hơn các thiết bị RISC truyền thống. Mặc dù chúng vẫn còn nhiều hạn chế so với các máy tính để bàn, người dùng cũng không mong đợi điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng đạt được mức hiệu suất tương đương.
Các thiết kế RISC ban đầu sử dụng kiến trúc 32-bit, nhưng kể từ năm 2011, ARM Holdings đã đưa hỗ trợ 64-bit vào thiết kế của họ. Điều này không thể đạt được chỉ với RISC mà nhờ kiến trúc tập lệnh của công ty. Thiết kế kỹ thuật của bộ xử lý ARM cũng giúp đơn giản hóa quá trình sản xuất và thiết kế vật lý.
Sự giảm bớt dộ phức tạp của các đơn vị RISC có nghĩa là chúng yêu cầu ít transitor (bóng bán dẫn) hơn trên chip. Nói chung, nhiều transitor hơn đồng nghĩa với việc gia tăng yêu cầu điện năng và chi phí sản xuất. Chính 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.
Ứng dụng cho bộ vi xử lý ARM
Do bộ vi xử lý ARM kết hợp các thiết kế RISC hiệu suất cao, với chi phí sản xuất và tiêu thụ điện năng thấp hơn, chúng lý tưởng cho các thiết bị di động như smartphone, máy tính bảng và thậm chí một số laptop. Tuy nhiên, thảo luận về bộ vi xử lý ARM như một tập thể có thể là một thách thức.
ARM Holdings không tự sản xuất bộ vi xử lý ARM. Thay vào đó, công ty sáng tạo công nghệ, phát triển tiêu chuẩn hướng dẫn, và sau đó cấp phép các thiết kế này 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 biến thể lại hoạt động khác nhau.
Các nhà sản xuất phần cứng trả tiền cho ARM Holdings để được dùng công nghệ cốt lõi, nhưng sau đó điều chỉnh nó theo nhu cầu, yêu cầu phần mềm và thiết kế phần cứng của họ. Do đó, khó mà so sánh sản phẩm chứa bộ vi xử lý ARM như với bộ vi xử lý Intel.
Thêm vào đó, phần mềm phải được thiết kế đặc biệt cho phần cứng ARM và do đó không tương thích 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 nguyên nhân chính khiến điện thoại của bạn chậm hơn máy tính để bàn.
Tuy nhiên, vì bộ vi xử lý ARM hiệu quả và chi phí thấp, bạn có thể tìm thấy chúng trên một số máy tính xách tay. Chromebook cũng sử dụng bộ vi xử lý ARM. Vì Chromebook chạy Chrome OS, một hệ điều hành tốn ít tài nguyên dựa trên trình duyệt web Chrome, các sản phẩm của ARM là một lựa chọn lý tưởng.
Tương lai của máy tính
Nhờ vào quy trình của ARM Holdings mà điện thoại của chúng ta nhẹ, hiệu suất cao và giá cả phải chăng. Nếu không có những đổi mới trong việc triển khai RISC, điện toán di động chưa chắc sẽ tối ưu như chúng ta quen thuộc ngày nay.
ĐỌC TIẾP: Tại sao bo mạch chủ có pin?
Vân Nguyễn
Dịch từ: https://www.makeuseof.com/tag/what-is-an-arm-processor/
Bình luận (0
)