Đang ở thế bất lợi, Intel sẽ làm thế nào để phá vỡ định kiến chip x86 “hao pin” so với ARM

ARM thường được ca ngợi vì hiệu quả trong sử dụng năng lượng; xét cho cùng, đây cũng là lý do khiến nó trở thành kiến trúc phổ biến nhất giúp các thiết bị di động hoạt động lâu hơn. Kiến trúc Arm đã có mặt trong smartphone hơn một thập kỷ (dù có một khoảng thời gian ngắn một số rất ít điện thoại dùng x86) và laptop đang bắt đầu thực hiện quá trình chuyển đổi sang ARM nhờ thời lượng pin kéo dài vốn rất cần thiết cho dòng sản phẩm này .

Tuy nhiên, Intel tuyên bố với Lunar Lake, họ có thể "đập tan suy nghĩ" rằng ARM hiệu quả hơn x86 trong sử dụng năng lượng. Liệu ARM có thật sự tie16t6 kiệm năng lượng hơn x86 không? Hay tất cả chỉ là tiếp thị? Khi được hỏi về hiệu quả năng lượng của kiến trúc, ARM đã đưa ra nhận xét như sau:

"ARM luôn tập trung vào điện toán tiết kiệm năng lượng ngay từ khi thành lập và điều này đã cho phép các đối tác của ARM tìm ra những giải pháp tiêu thụ điện năng thấp hơn so với đối thủ cạnh tranh trong khi vẫn mang lại hiệu suất cần thiết. Đây là chìa khóa cho việc sử dụng ARM trong điện thoại di động và IoT và giúp ARM phổ biến đến vậy. Cách tiếp cận của ARM hướng đến cung cấp các lõi tiết kiệm năng lượng, hiệu suất cao đã cho phép đối tác phát triển các giải pháp tiết kiệm năng lượng hơn những gì họ có thể thực hiện bằng các kiến trúc khác."

ARM lấy NVIDIA là một ví dụ điển hình: "những gì họ đang làm với Grace Blackwell là một trong những ví dụ điển hình nhất về cách đối tác có thể tận dụng tính linh hoạt của Arm, đổi mới và tùy chỉnh dựa trên công nghệ ARM để giảm mức tiêu thụ điện năng xuống 25 lần, đồng thời tăng hiệu suất lên 30 lần cho mỗi GPU, so với NVIDIA H100 GPU sử dụng kiến trúc LLM (mô hình ngôn ngữ lớn cạnh tranh ."

x86 có nhiều ưu điểm hơn ARM, nhưng hiệu quả năng lượng chưa phải là một trong số đó

x86 là một kiến trúc cực kỳ mạnh mẽ. Bộ xử lý x86 dựa trên kiến trúc Điện toán tập lệnh phức tạp (Complex Instruction Set Computing - CISC), bao gồm một tập hợp lớn hơn các lệnh phức tạp, do đó tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. Một số lệnh x86 thậm chí có thể yêu cầu nhiều chu kỳ để thực thi, do đó có thể tăng sức mạnh nhưng lại giảm khả năng tiết kiệm năng lượng.

Trên hết, ARM cần ít bóng bán dẫn hơn trên mỗi lệnh, đây là một phần nguyên nhân giúp giảm yêu cầu về điện năng. Đây chỉ là một trong những cách mà Arm thực hiện để hoạt động hiệu quả, có rất nhiều khác biệt nhỏ giữa hai kiến trúc đã mang lại lợi thế năng lượng cho ARM. Tuy nhiên, ít bóng bán dẫn hơn trên mỗi lệnh cũng đồng nghĩa với việc giảm độ phức tạp, đó là lúc x86 có thể tỏa sáng với vai trò một kiến trúc mạnh mẽ có khả năng đáp ứng nhu cầu tính toán khổng lồ.

Nếu x86 cũng có thể tiết kiệm năng lượng thì Intel sẽ thực hiện được cả hai yêu cầu mà người dùng cần, đó là sức mạnh và hiệu quả năng lượng.

ARM có lợi thế về mặt kiến trúc trong tiết kiệm năng lượng

Để x86 có khả năng hoạt động hiệu quả như ARM, Intel sẽ cần phải làm rất nhiều việc. Đầu tiên, bản thân tập lệnh đã yêu cầu cao về mặt sức mạnh, vì chu trình tìm nạp, giải mã và thực thi trên x86 phức tạp hơn trên ARM .

Ngược lại, kiến trúc RISC (Reduced Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa) của ARM là một lợi thế lớn, đặc biệt là mỗi lệnh trong ARM được thiết kế sao cho thực thi nhanh hơn và dễ dàng hơn. Chúng cũng có các lệnh có độ dài cố định giúp việc giải mã trở nên đơn giản hơn, giảm kích thước mã và giảm dung lượng bộ nhớ. Tập lệnh Thumb nhỏ hơn, nghĩa là cần ít lần tìm nạp bộ nhớ hơn để thực thi và có thể chứa nhiều lệnh hơn vào bộ nhớ đệm của bộ xử lý.

Trên hết, chip ARM thường là một phần của hệ thống trên chip (SoC) rộng hơn chứ không phải là một CPU riêng biệt giao tiếp với phần còn lại của máy tính thông qua bo mạch chủ. Những kết nối trực tiếp mà CPU ARM thực hiện với chip điều khiển bộ nhớ, GPU và các khía cạnh quan trọng khác của phần cứng máy tính cũng có thể giúp tăng hiệu quả năng lượng. Đây chính xác là cách hoạt động trên bộ nhớ hợp nhất của Apple và là yếu tố góp phần mang lại thời lượng pin tuyệt vời cho chip của công ty này.

Intel có thể làm cho x86 sử dụng năng lượng hiệu quả hơn như thế nào?

Intel tự tin rằng x86 có thể hoạt động hiệu quả như ARM , hay "đập tan suy nghĩ ARM vượt trội hơn Intel", như công ty đã nói tại Computex 2024, nhưng điều này sẽ khó thực hiện nếu không có những cải tiến đối với kiến trúc x86.

Đối với Lunar Lake, Intel đã chuyển sang thiết kế SoC hoàn toàn mới, không chỉ tăng gấp 3 kích thước và tăng hiệu suất hơn 4 lần cho bộ gia tốc AI, mà còn hứa hẹn tăng tốc độ CPU thêm 14% với cùng xung nhịp, hiệu suất đồ họa tăng 50%, và thời lượng pin tăng đến 60% so với mẫu năm ngoái.

Điều đặc biệt là Lunar Lake sẽ tích hợp 16GB hoặc 32GB bộ nhớ RAM LPDDR5X ngay bên trong và không thể nâng cấp. Theo Intel, thay đổi này giúp giảm khoảng 40% điện năng tiêu thụ trong quá trình trao đổi dữ liệu của hệ thống, nghĩa là tương tự như cách ARM thực hiện. Intel cũng thiết kế hệ thống nhân 4:4 mới cho Lunar Lake, gồm 4 nhân P hiệu năng cao "Lion Cove" mới và bốn nhân E hiệu quả năng lượng "Skymont" mới. Những nhân E mới này bây giờ có tốc độ cao như nhân LP-E trên Meteor Lake năm ngoái và chỉ tiêu thụ 1/3 điện năng.

Nhưng điều này cũng đặt ra một thách thức với Intel, vì mọi người đều đã quen với việc laptop Windows truyền thống sẽ hỗ trợ nâng cấp RAM. Trên thực tế, Intel đã tính đến chuyện này và phần cứng trong tương lai sẽ cung cấp RAM có thể nâng cấp. Jim Johnson, Phó Chủ tịch Cấp cao tại Intel, đã nói rõ ràng về RAM có thể nâng cấp bởi người dùng: "Chúng tôi sẽ cung cấp những tùy chọn đó trong tương lai." Ông cũng nói rằng "lộ trình tiếp theo sẽ cung cấp các tùy chọn truyền thống hơn." Có điều hiện tại chúng ta vẫn chưa biết hãng sẽ làm thế nào để cân bằng giữa sức mạnh và năng lượng nếu cho phép nâng cấp RAM.

Còn khá lâu nữa chúng ta mới thấy Lunar Lake thực sự xuất hiện trên các thiết bị thương mại, vì vậy ta sẽ không thể đưa ra đánh giá cho đến cuối năm nay hoặc hơn thế nữa. Intel cho biết các lô hàng sẽ bắt đầu xuất xưởng vào 3 và quý 4 năm 2024, nhưng nhiều khả năng đến năm 2025 người tiêu dùng mới có thể chọn mua các laptop có chip này.

Cho đến khi đó, chúng ta hãy hy vọng rằng Intel có thể làm được những điều họ nói. Sự cạnh tranh sẽ mang lại lợi ích cho mọi người dùng. Intel từng là thế lực thống trị trong lĩnh vực CPU trong nhiều năm, nhưng sau đó đã bị bắt kịp và giờ đây những hãng mới cũng bắt đầu tham gia vào cuộc chơi.

Intel thực sự đang chậm lại trong một thời gian dài và Lunar Lake sẽ đánh dấu việc hãng có thể trở lại thời đỉnh cao hay không.