Ngày nay, hầu hết các thiết bị máy tính có thể có bộ xử lý sử dụng thiết kế x86, như bộ xử lý Intel hoặc thiết kế ARM (Máy RISC nâng cao)như trong CPU trong điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng của bạn. CPU ARM cũng đang được sản xuất thành máy tính xách tay.
Ngày nay, bạn có thể chọn giữa máy tính có bộ xử lý Intel hoặc AMD (x86) hoặc thiết bị có bộ xử lý ARM. Vậy khi nói đến bộ vi xử lý ARM so với Intel, bộ xử lý nào tốt hơn?
ARM so với Intel: Nguồn gốc khác nhau
Intel hiện đại và dựa trên ARM CPU có thể theo dõi công nghệ của họ trở lại các chip ban đầu trong máy tính được đưa ra thị trường vào đầu những năm 1980, đặc biệt là Máy tính Acorn BBC Micro và Intel 8088 được tìm thấy trong máy tính IBM đầu tiên. Những điều này đã mở đường cho hai thiết kế CPU chính của thời hiện đại.
Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù chúng có hai dòng tiến hóa riêng biệt, nhưng chúng hội tụ ở những gì chúng ta sử dụng các CPU này cho ngày nay.
RISC so với CISC
Về cơ bản, sự khác biệt chính giữa CPU dựa trên Intel và ARM là loại lệnh mà mỗi thiết bị hiểu. CPU dựa trên ARM là thiết bị RISC (Máy tính tập hợp lệnh giảm)và CPU Intel là thiết bị CISC (Máy tính tập lệnh phức hợp). Các thiết kế RISC và CISC khác nhau về cách các bộ xử lý thực hiện công việc của họ. Trong các CPU Intel (và AMD), chúng sử dụng tập lệnh CISC được gọi là x86.
Tuy nhiên, hầu hết các điểm mạnh và điểm yếu của chúng đều xuất phát từ thực tế là các thiết bị RISC xử lý ngắn, các hướng dẫn đơn giản, có độ dài đồng nhất trong khi các thiết bị CISC kết hợp nhiều lệnh thành các lệnh dài, phức tạp được xử lý cùng một lúc.
Khả năng tương thích với Phần mềm
Bộ xử lý Intel không thể hiểu mã ARM và ngược lại. Vì vậy, hệ điều hành và phần mềm phải được viết riêng cho một loại vi xử lý.
Có thể phần mềm dành cho một loại CPU có thể chạy trên một loại CPU khác, nhưng điều này thường đi kèm với các hình phạt lớn về hiệu suất và sự kém hiệu quả.
Ngoại lệ là phần mềm dịch mã Rosetta 2 của Apple. Các CPU ARM tùy chỉnh của họ đã được thiết kế đặc biệt với Rosetta 2 và cho phép thực thi phần mềm gần như liền mạch được thiết kế cho các máy Mac dựa trên Intel. Nhìn chung, hiệu suất phạt với Rosetta 2 là thấp, trong khi không hoàn hảo.
Một ví dụ điển hình hơn là các thiết bị Bề mặt dựa trên ARM của Microsoft. Khi chúng cố gắng chạy mã x86 thông qua mô phỏng, tác động hiệu suất nghiêm trọng đến mức phần mềm có thể không sử dụng được.
Mức tiêu thụ điện năng
Lợi thế đáng kể của CPU dựa trên ARM so với Intel và các bộ vi xử lý x86 khác là tiêu thụ điện năng. Nó chỉ ra rằng cách tiếp cận RISC cùng với sự đổi mới cụ thể trong thiết kế của ARM đã tạo ra những CPU cực kỳ tiết kiệm. Đây là lý do tại sao ARM đã thống trị thị trường điện thoại thông minh và máy tính bảng.
Đó là lý do tại sao bạn có thể sử dụng điện thoại từ 24 giờ trở lên, trong khi máy tính xách tay Intel với pin lớn hơn của bạn chỉ có thể dùng được vài giờ nếu bạn may mắn. Tất nhiên, nếu bạn sử dụng máy Mac M1, bạn có thể xem phim gần 20 giờ, một con số rất ấn tượng đối với một máy tính xách tay.
Hiệu suất thuần túy
Khi bạn loại bỏ mức tiêu thụ điện năng, như với một máy tính được cắm vào nguồn điện, bộ xử lý Intel và các bộ xử lý CISC x86 khác sẽ lấn át tất cả các CPU RISC dựa trên ARM.
Tuy nhiên, vì có rất nhiều tiền đổ vào việc phát triển CPU ARM nhờ sự gia tăng của điện thoại thông minh và máy tính bảng, nên hiệu suất của CPU ARM đã tăng lên theo cấp số nhân với mỗi thế hệ.
Các điện thoại thông minh tầm trung hiện đã vượt qua ngưỡng “đủ tốt” về khả năng tính toán và đủ mạnh để đáp ứng nhu cầu của người dùng hàng ngày.
Hiệu suất Per Watt
Nếu chúng ta thay đổi câu chuyện về mức độ hoạt động của một CPU ARM có thể làm cho mỗi watt năng lượng mà nó tiêu thụ, thì mọi thứ có vẻ không tốt cho CPU Intel x86. Mặc dù các công ty như Intel đã làm việc chăm chỉ để tạo ra các mẫu CPU của họ tiết kiệm điện năng hiệu quả, nhưng vẫn còn một khoảng cách.
Hãy xem xét so sánh ở trên. Intel i7-9750H có Công suất thiết kế nhiệt (TDP) 45W trong khi Snapdragon 888 có TDP 10W. Tuy nhiên, 888 đạt đến hiệu suất điểm chuẩn của nó.
CPU ARM vẫn đạt được 75% điểm số của CPU Intel dành cho máy tính xách tay cao cấp khi tất cả các điểm số đều được tương tác. Hãy nhớ rằng CPU ARM không có hệ thống làm mát hoạt động và được đặt bên trong điện thoại thông minh. Đối với một thiết bị máy tính xách tay lớn với khả năng làm mát tích cực và TDP gấp hơn bốn lần để có lợi thế hiệu suất tương đối nhỏ như vậy chứng tỏ rõ ràng sự khác biệt về hiệu suất trên mỗi watt giữa các công nghệ này.
Đối xứng cốt lõi
Một lợi thế thú vị về mặt ARM là việc sử dụng Lõi CPU không đối xứng. Intel và các bộ vi xử lý x86 khác có nhiều lõi, nhưng giống hệt nhau. Tuy nhiên, thông thường các CPU ARM có nhiều lõi nhưng khác nhau.
Ví dụ: CPU ARM 8 lõi trong điện thoại thông minh có thể có 4 lõi năng lượng thấp đủ nhanh cho các tác vụ hàng ngày như duyệt web, xem video, nghe nhạc và xử lý nền nhỏ các nhiệm vụ. Ngay khi bạn khởi động trò chơi điện tử hoặc bắt đầu thực hiện công việc tạo nội dung như chỉnh sửa ảnh, bốn CPU hiệu suất cao sẽ hoạt động.
Điều này có nghĩa là bạn có thể có lợi thế của hiệu suất cao nhất trong các lần nổ ngắn khi cần thiết và cũng tận hưởng thời lượng pin dài được tính trung bình trong một chu kỳ sạc pin.
ARM có phải là tương lai không?
Câu hỏi chính mà chúng tôi đặt ra khi đề cập đến các công nghệ CPU này là "Cái nào là tốt nhất?" và như bạn có thể mong đợi câu trả lời là "nó phụ thuộc". Chúng ta có thể nói một cách chắc chắn rằng CPU Intel (và AMD) x86 sẽ cai trị bất cứ khi nào nguồn điện không phải là vấn đề. Vì vậy, nếu nó được cắm vào tường và không dựa vào pin để hoạt động, đây là những CPU cần sử dụng.
Ngày nay, trong thế giới máy tính di động, mọi thứ không rõ ràng như vậy. Hạn chế lớn nhất của ARM không phải là hiệu suất mà là khả năng tương thích phần mềm. Đây là điều mà Apple đã giải quyết với Rosetta 2 và đối với Microsoft là một ưu tiên cao. Giả sử phần mềm đó sẽ chạy trên hệ thống ARM mà không bị phạt hiệu suất đáng kể (nếu có), thì phần mềm đó mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất và thời lượng pin.
Khi thực hiện đúng, bạn sẽ có một máy tính như M1 MacBook Pro. Nó đủ mạnh như một máy tính đa năng và thậm chí có thể đảm nhận các tác vụ chuyên nghiệp như chỉnh sửa video - một mức hiệu suất mà nó có thể duy trì trong 20 giờ khi sử dụng pin! Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về M1, hãy xem M1 vs i7: Trận chiến điểm chuẩn.