So găng giữa các chip di động hàng đầu năm 2016: Snapdragon 821, Exynos 8890, Helio X25 và Kirin 960

Năm 2016 đã dần qua, giờ là lúc điểm mặt các anh tài đã xuất hiện trong làng chip di động, hay các SoC (System on Chip), đã xuất hiện trong năm vừa qua. Những SoC không chỉ là nơi cung cấp sức mạnh cho smartphone thông qua CPU hay GPU, mà nó còn mang trên mình các tính năng khác với những con chip rời như: điều khiển bộ nhớ, DSP, Modem GSM 3G, 4G hay camera, GPS, NFC, Bluetooth.

Hiện tại trên sân chơi SoC có bốn nhà sản xuất chính: Qualcomm với dòng SnapDragon, Samsung với các chip Exynos, MediaTek với các bộ xử lý MT và Helio, cuối cùng là chip Kirin của Huawei, được HiSilicon, một công ty con của họ sản xuất.

Tất cả những nhà sản xuất trên đều làm các dòng chip SoC cho các cấp smartphone khác nhau, như những SoC giá rẻ, hiệu suất thấp cho các dòng smartphone cơ bản, còn các chip hiệu suất cao, đắt tiền cho những thiết bị cao cấp. Dưới đây là những gì dòng chip cao cấp của năm 2016 mang lại:

Bảng so sánh giữa các chip SoC cao cấp của năm 2016.

Snapdragon 821

Snapdragon 821 là bộ xử lý 64-bit hàng đầu của Qualcomm. Đây là hệ thống HMP đầu tiên của Qualcomm sử dụng các lõi tương thích với ARM do họ tự thiết kế, có tên mã là Kryo. Qualcomm đã sử dụng HMP trên các bộ xử lý cũ như Snapdragon 810, với cấu hình 4 lõi Cortex-A57 cộng thêm 4 lõi Cortex-A53. Đi cùng với bốn lõi CPU Kryo là GPU Adreno 530, DSP Hexagon 680 và modem X12 LTE Cat 12/13.

Về cơ bản, Snapdragon 821 là một phiên bản nâng cấp của Snapdragon 820, nhưng cải thiện được khả năng tiết kiệm năng lượng (lên tới 5%) và tăng cường hiệu suất (lên tới 10%). Mặc dù vậy, khi so sánh về hiệu năng, chức năng và tính năng, Snapdragon 821 và 820 gần như tương đương.

Exynos 8890

Được sử dụng trong các thiết bị hàng đầu của Samsung như Samsung Galaxy S7 Edge và Samsung Galaxy S7, cũng như một số thiết bị khác như Meizu Pro 6 Plus, Exynos 8890 là chip 64-bit với kiến trúc 8 lõi, bao gồm 4 lõi CPU Samsung M1 có xung nhịp từ 2,3 đến 2,6 GHz, 4 lõi ARM Cortex-A53 1,6 GHz và một GPU ARM Mali-T880 MP12.

Đây là con chip đầu tiên Samsung tự thiết kế dựa trên các lõi tương thích của ARM. Lõi CPU M1 là kết quả của một chu trình thiết kế ba năm, và được phát triển hoàn toàn từ con số không. Bốn lõi này của Samsung mang lại sức mạnh cần thiết cho các ứng dụng nặng, trong khi bốn lõi ARM Cortex-A53 là các lõi tiết kiệm năng lượng.

MediaTek Helio X25

Khác hẳn với hai đối thủ trên, MediaTek Helio X25 có đến 10 lõi. Đây cũng là bộ xử lý đầu tiên trên thế giới đi theo kiến trúc 3 cụm lõi CPU. Ba cụm xử lý này, mỗi cụm được thiết kế với một mức độ hiệu quả khác nhau khi xử lý các tải công việc. “Cũng giống như việc thêm bánh răng vào các phương tiện, chia các lõi thành ba cụm sẽ phân bổ các tác vụ hiệu quả hơn, nhằm tối ưu hiệu suất và kéo dài thời lượng pin.” MediaTek cho biết.

Ba cụm lõi này được tạo thành từ 2 lõi Cortex-A72 xung nhịp 2,5 GHz, bốn lõi Cortex-A53 xung nhịp 2 GHz, và một cụm 4 lõi Cortex-A53 thứ hai chạy tối đa ở xung nhịp 1,55 GHz. Bên cạnh đó, bộ xử lý này cũng sử dụng GPU Mali-T880 xung nhịp 850 MHz. Đây cũng là GPU trong Exynos 8890, tuy nhiên X25 chỉ có 4 lõi kiết xuất thay vì 12 lõi như của Samsung.

Kirin 960

Trong khi năm ngoái con chip Kirin 935 của Huawei chỉ sử dụng 8 lõi Cortex-A53 với hiệu năng thấp, thì năm nay Huawei thật sự đã tăng tốc và ra mắt hai bộ xử lý cao cấp. Đầu tiên là bộ đôi Kirin 950 và 955 xuất hiện trên chiếc Mate 8, và con chip Kirin 960 sử dụng trên chiếc Mate 9. Trong khi Kirin 950 và 955 chỉ sử dụng như Cortex-A72 và Mali-T880 như Helio X25, Kirin 960 còn tiến xa hơn khi sử dụng Cortex-A73 và GPU mới Mali-G71.

Mali-G71 dựa trên một kiến trúc GPU hoàn toàn mới có tên gọi Bifrost. Trước đó, các GPU di động của ARM đã trải qua hai lần chỉnh sửa kiến trúc trước đó. Đầu tiên là GPU Utgard và sau đó GPU Midgard, bao gồm có Mali-T880. So với Mali-T880, Mali-G71 có nhiều cải tiến hơn. Nó có hiệu quả năng lượng cao hơn 20%. Đây là mức tiết kiệm năng lượng rất ấn tượng khi đi kèm với nó là mật độ hiệu năng tốt hơn 40%, nghĩa là hiệu năng cao hơn trên mỗi milimet vuông của miếng silicon.

Các điện thoại tham gia bài test

Để có thể so găng giữa các con chip SoC hàng đầu trên, trang Android Authority sử dụng những chiếc điện thoại được trang bị các con chip đó: Google Pixel (chip Snapdragon 821), Samsung Galaxy S7 (chip Exynos 8890), Meizu Pro 6 (chip MediaTek Helio X25) và Huawei Mate 9 (chip Kirin 960).

Ngoài ra, trang Android Authority cũng sử dụng một số điện thoại với các bộ xử lý cũ hơn của năm ngoái để so sánh như chiếc Samsung Galaxy S7 (phiên bản dùng chip Snapdragon 820), chiếc Nexus 6P (dùng chip Snapdragon 810) và Samsung Galaxy Note 5 (chip Exynos 7420).

Tất nhiên, có thể có những điện thoại khác có thể đem lại hiệu suất tốt hơn cho mỗi loại SoC, ví dụ một số người cho rằng chiếc OnePlus 3T sẽ tốt hơn chiếc Google Pixel, hay nên dùng chiếc Droid Turbo 2 thay vì Nexus 6P.

Những chiếc smartphone tham gia trận so găng này (từ trái qua phải): Huawei Mate 9, Google Pixel, Meizu Pro 6, Samsung Galaxy S7, Nexus 6P và Galaxy Note 5.

Bài kiểm tra hiệu năng

Bài kiểm tra hiệu năng là một môn khoa học phức tạp khi rất khó để lặp lại chính xác các điều kiện cho mỗi lần kiểm tra. Thậm chí mọi sự thay đổi về nhiệt độ cũng có thể tác động đến kết quả. Do vậy, một cách phổ biến thường được dùng để kiểm tra hiệu năng của điện thoại là sử dụng benchmark, với các ứng dụng quen thuộc như AnTuTu và GeekBench.

Ngoài ra, phóng viên Gary Sims của Android Authority cũng tự viết vài ứng dụng benchmark của riêng mình để kiểm tra hiệu năng của các điện thoại. Một ứng dụng sẽ kiểm tra tốc độ tổng thể của SoC, một ứng dụng khác kiểm tra sức mạnh xử lý bằng cách tính toán một số lượng lớn hàm băm SHA1, thực thi thuật toán sắp xếp nổi bọt (bubblesort), xáo trộn một bảng số lớn và tính toán 10 triệu số nguyên tố đầu tiên.

Một ứng dụng khác sử dụng một engine đồ họa 2D để mô phỏng việc đổ nước vào thùng chứa và tính toán số giọt nước được xử lý trong 90 giây. Với tốc độ 60 khung hình mỗi giây, điểm số tối đa sẽ là 10.800.

AnTuTu

Đây được xem như một benchmark tiêu chuẩn cho Android. Ứng dụng này kiểm tra cả hiệu suất CPU và GPU, sau đó cho điểm số cuối cùng. AnTuTu là điểm số tốt để có được đánh giá tổng thể về hiệu năng của SoC, tuy nhiên, một điều cần lưu ý rằng, bài kiểm tra này được thực hiện trong điều kiện nhân tạo và không phản ánh đúng các hoàn cảnh thực tế. Nhưng dù sao, các chỉ số này vẫn khá hữu ích khi được dùng để đánh giá.

Kết quả AnTuTu khẳng định rõ ràng hơn rằng, tất cả các bộ xử lý của năm nay đều nhanh hơn năm ngoái. Ngoài ra, ta thấy có 4 bộ xử lý có điểm số lớn hơn 12.000 bao gồm: Snapdragon 820 và 821, Exynos 8890 và Kirin 960. Điểm số của chúng cao hơn bộ xử lý Snapdragon 810 của năm ngoái ít nhất 30%. Cuối cùng, rõ ràng Snapdragon 821 là người chiến thắng ở đây, nhưng Exynos và Kirin cũng không thua kém nhiều.

GeekBench

GeekBench là một bộ các bài kiểm tra benchmark có thể thực hiện trên hàng loạt các nền tảng khác nhau. Kết quả của GeekBench sẽ cho ra hai điểm số: một là điểm số của bài kiểm tra lõi đơn, cho thấy tốc độ của một lõi riêng biệt bất kể SoC có bao nhiêu lõi, và điểm số còn lại sẽ đánh giá hiệu năng trên tất cả các lõi mà SoC đó hiện có.

Với điểm số đầu tiên, ta thấy người chiến thắng là Kirin 960 với lõi Cortex-A73, theo sát phía sau là Exynos 8890, và thứ ba Helio X25 với lõi Cortex-A72. Ngoài ra, điểm số này một lần nữa cho thấy, sự vượt trội về của các SoC năm nay so với năm ngoái.

Tuy nhiên, bài kiểm tra với các SoC nhiều lõi lại cho thấy màn trình diễn khá ấn tượng của những bộ xử lý hàng đầu năm ngoái như Snapdragon 810 và Exynos 7420. Chúng có điểm số khá tương đồng với những chip hàng đầu của năm nay là Snapdragon 820 và 821. Dù có thể đây là một sự nâng cấp đáng kể khi Snapdragon 820/821 chỉ có số lõi bằng một nửa, nhưng nếu xét theo góc độ, xử lý đa tác vụ, những SoC mới của Qualcomm lại không có nhiều cải thiện.

Trong khi đó, MediaTek Helio X25 dường như lại gây thất vọng vì điểm số thấp cho dù có 10 lõi, nhưng hầu hết là các lõi tiết kiệm điện năng Cortex-A53. Người chiến thắng chung cuộc với điểm số này là Kirin 960 trong khi Exynos 8890 bám sát ngay sau. Rõ ràng rằng, sắp tới có thể sẽ có một cuộc chiến về bộ xử lý giữa Samsung và Huawei.

Hàm băm (harsh), sắp xếp nổi bọt (bubble sort), xáo trộn bảng số và tổng số nguyên tố

Trong khi hai bài kiểm tra benchmark phổ biến trên thường kiểm tra cả CPU và GPU, những công cụ benchmark trên của Android Authority chú trọng vào kiểm tra CPU mà không sử dụng GPU.

Bài kiểm tra này có bốn bước: đầu tiên là tính toán 100 hàm băm SHA1 trên 4K dữ liệu, sau đó thực hiện một thuật toán sắp xếp nổi bọt cho một mảng khoảng 9.000 mục dữ liệu. Thứ ba là xáo trộn một bảng tính một triệu lần, và cuối cùng là tính toán 10 triệu số nguyên tố đầu tiên. Tổng thời gian thực hiện sẽ các phép tính này sẽ là kết quả của bài kiểm tra:

Kết quả bài benchmark này vẫn khẳng định vị trí của Kirin 960 cùng với Snapdragon 821 với thời gian nhanh nhất. Nhưng điều đáng ngạc nhiên là MediaTek Helio X25 đứng ở vị trí tiếp sau với kết quả nhỉnh hơn đôi chút so với Exynos 8890, trong khi trước đó SoC này cho thấy điểm số khá thất vọng với bài kiểm tra GeekBench và AnTuTu. Càng đáng ngạc nhiên hơn khi X25 chỉ có 2 lõi hiệu suất cao là Cortex-A72 trong khi phần còn lại là các lõi Cortex-A53 hiệu suất thấp hơn.

Mô phỏng giọt nước

Bài kiểm tra thứ hai mà Android Authority thực hiện là sử dụng một engine đồ họa 2D để mô phỏng việc rót nước vào thùng chứa. Ý tưởng của bài kiểm tra này nhằm đo khả năng thực thi của CPU. Do chỉ là đồ họa 2D nên GPU được sử dụng rất ít, còn phần lớn công việc sẽ được thực hiện bởi CPU.

Sự phức tạp của nhiều giọt nước sẽ kiểm tra được CPU. Hai giọt nước được thêm vào trong mỗi khung hình, và trò chơi được thiết kế để chạy tại 60 khung hình mỗi giây. Kết quả benchmark sẽ cho thấy CPU đã xử lý được bao nhiêu giọt nước và bỏ qua bao nhiêu giọt. Điểm số tối đa là 10.800, và dưới đây là kết quả:

Bài kiểm tra này từng được thực hiện vào tháng Hai năm nay, và lúc đó chip Kirin 950 của Huawei cũng đạt điểm số tối đa là 5400 giọt nước trong 90 giây (điểm số tối đa của ứng dụng này phiên bản đầu tiên). Tuy nhiên, ngay cả khi đã tăng giới hạn điểm benchmark bằng giọt nước lên gấp đôi, SoC Kirin của Huawei vẫn cho thấy điểm số tuyệt đối của mình. Trong khi đó, Exynos 7420 vẫn cho thấy sức mạnh của mình khi đứng thứ hai và Exynos 8890 về thứ ba.

Unity 3D benchmark

Bài kiểm tra này mô tả cảnh bay vượt trên một địa hình kiết xuất được lập trình sẵn. Bài kiểm tra này sẽ đo lường số khung hình hiện ra trong một giây khi bạn đang di chuyển trên các địa hình đó. Gary Sims của Android Authority gọi bài kiểm tra này là Terrain 4 (chỉ vì ông phải làm đến phiên bản thứ 4 mới cho ra phần mềm vừa ý).

Bài kiểm tra này được thiết kế để đẩy khả năng xử lý đồ họa đến mức cực đại. Địa hình được sử dụng để kiết xuất khi bay về phía trước rất phức tạp vì vậy, GPU sẽ phải làm hoạt động tối đa để tạo ra mỗi khung hình.

Người chiến thắng ở đây là Adreno 530 trong Snapdragon 820 và 821. Tiếp theo sau là ARM Mali G71 trong Kirin 960 và sau đó là Mali-T880 trong Exynos 8890. Mặc dù Helio X25 cũng sử dụng GPU như Exynos, nhưng do chỉ có 4 lõi so với 12 lõi của Exynos, hiệu suất của X25 tỏ ra thấp hơn hẳn so với đối thủ của mình.

Vậy còn chip Apple A10 thì sao?

Tất cả các bộ xử lý trên đều được dùng trong các thiết bị Android, tuy nhiên, một SoC quan trọng khác của năm 2016 là chip Apple A10. Đây cũng là một bộ xử lý HMP với hai lõi hiệu suất cao và hai lõi tiết kiệm năng lượng. Nó cũng được trang bị 6 lõi GPU giấu tên của Apple (dường như GPU với kiến trúc PowerVR của Imagination Technologies).

Để có thể đánh giá hiệu năng của các SoC trên 2 nền tảng khác nhau này, Android Authority sử dụng các bài benchmark Basemark OS II và GeekBench để so sánh giữa Apple A10 với Snapdragon 821, Exynos 8890 và Kirin 960. Dưới đây là kết quả kiểm tra.

Đối với bài benchmark Basemark OS II, Apple A10 cho thấy sự vượt trội của mình trước các đối thủ khác khi vượt qua mốc 3.000 điểm. Theo sau là Kirin 960 và Exynos 8890. Đối với bài kiểm tra lõi đơn của GeekBench, A10 tiếp tục là người thắng cuộc với điểm số 3.399, trong khi theo sau lại là Kirin 960 và Exynos 8890. Tuy nhiên, mọi thứ đã thay đổi trong bài kiểm tra với nhiều lõi, cả Kirin 960 và Exynos 8890 đều đánh bại Apple A10.

Ngoài ra, trong bài kiểm tra mô phỏng giọt nước, SoC Apple A10 tiếp tục không thể đạt được điểm số tuyệt đối như Huawei Kirin 960. Chip A10 chỉ nhỉnh hơn chút ít so với Snapdragon 821 và vẫn đứng sau Exynos 8890 với 10.244 điểm. Điều thú vị là ngay cả Exynos 7420 cũng có điểm số cao hơn A10 (Exynos đạt 10.478 điểm ở bài kiểm tra trên, so với A10 chỉ có 10.202).

Kết luận

Cuộc so găng về SoC năm nay cho thấy là cuộc chiến giữa những bộ xử lý nhiều lõi, với số lượng lõi rất đa dạng, 4 lõi, 8 lõi và 10 lõi. Đi kèm với cuộc chiến giữa các GPU, dường như các đối thủ đều tương đối ngang tài ngang sức. Nhưng vẫn có một số điểm có thể nhận ra với các SoC của năm nay.

Bên cạnh việc các bộ xử lý của năm 2016 chạy nhanh hơn những người tiền nhiệm năm 2015, dường như chúng không làm hao tốn pin, một phần nhỏ nhờ vào việc chuyển sang quá trình 14 hay 16 nm, một công nghệ chỉ được dùng trên Exynos 7420 vào năm ngoái.

Dù MediaTek Helio X25 làm khá tốt ở một số bài benchmark, nhưng tổng thể nó khó có thể cạnh tranh về hiệu suất với những đối thủ khác như Snapdragon, Exynos hay Kirin.

GPU Adreno 530 cho thấy mình là nhà vô địch không thể chối cãi về đồ họa trên di động, và có lẽ sự hiện diện của nó trên Snapdragon 820 và 821 đã cải thiện điểm số AnTuTu của hai SoC này. Tuy nhiên, trong các bài kiểm tra GeekBench hay Basemark Snapdragon cho thấy mình đã bị Kirin hay Exynos bỏ một quãng khá xa.

Nhưng nếu nói về sức mạnh CPU, chiến thắng rõ ràng đã thuộc về Kirin 960, khi SoC này về nhất 4 trong 5 bài kiểm tra benchmark nói trên. Đối thủ sát với nó nhất chính là Exynos 8890 của Samsung. Tuy nhiên, vấn đề với cả Kirin và Exynos là chúng chỉ xuất hiện một cách giới hạn mẫu smartphone, trong khi Snapdragon 820 và 821 thì có mặt phổ biến hơn. Do vậy, nếu bạn không phải fan của Huawei hay Samsung, Snapdragon 820 và 821 sẽ là sự lựa chọn tuyệt vời cho bạn.

Nếu so sánh về tổng thể, Kirin 960 với 4 lõi ARM Cortex-A73 và GPU Mali-G71 có lẽ là SoC tốt nhất cho Android tại thời điểm này. Exynos 8890 đứng ở vị trí thứ hai trong khi Snapdragon 821 có là sự lựa chọn được ưa chuộng do sự phổ biến của nó. Ngoài ra những bộ xử lý như Snapdragon 820 hay Exynos 7420 vẫn đáng để cân nhắc khi nó không tỏ ra quá thua kém so với các đối thủ đời mới hơn.

Tham khảo Android Authority