Bộ xử lý ARM so với Intel: Đâu là sự khác biệt?

Bộ vi xử lý ARM và Intel hiện cung cấp năng lượng cho phần lớn các thiết bị điện tử của chúng ta. Mặc dù có cùng mục đích nhưng cả hai bộ xử lý đều dựa trên các kiến ​​trúc khác nhau, điều này ảnh hưởng đến cách phát triển chương trình và cách sản xuất chip.

Thông thường, bộ xử lý ARM được sử dụng trong các thiết bị cầm tay như điện thoại thông minh, trong khi bộ xử lý Intel được sử dụng trong máy tính để bàn và máy tính xách tay. Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất máy tính hiện cũng đang giới thiệu máy tính chạy bằng ARM. Một ví dụ phổ biến là bộ xử lý Apple M1 và M2, cung cấp năng lượng cho một số kiểu máy Mac và MacBook.

Vậy chính xác thì bộ vi xử lý ARM và Intel khác nhau như thế nào?

Arm vs. Intel: Các công ty công nghệ thống trị thế giới kỹ thuật số

Arm và Intel là hai công ty công nghệ khổng lồ sản xuất các bộ vi xử lý khác nhau cho các thị trường khác nhau. Trong khi Intel sản xuất bộ xử lý hiệu năng cao cho máy tính cá nhân và máy tính xách tay, thì Arm lại chủ yếu sản xuất bộ xử lý ARM cho các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp như điện thoại thông minh, máy tính bảng, thiết bị công nghệ đeo được và nhiều thiết bị nhà thông minh khác.

Chúng ta cũng phải làm rõ rằng Arm là công ty, trong khi ARM là bộ xử lý. Vì vậy, khi chúng ta đang nói về công ty thiết kế bộ vi xử lý, bạn sẽ thấy Arm. Nhưng nếu chúng ta đang nói về bộ xử lý do Arm sản xuất, thì bạn sẽ thấy ARM.

Không giống như Intel, công ty thiết kế và sản xuất chip của mình, Arm là công ty thiết kế bộ xử lý ARM và cấp phép các thiết kế này cho nhiều công ty khác nhau. Đó là lý do tại sao bạn sẽ tìm thấy nhiều bộ xử lý điện thoại thông minh dựa trên ARM được sản xuất bởi các công ty khác nhau, như Snapdragon, MediaTek, Exynos và Tensor.

Vào năm 2012, Intel đã thử sản xuất bộ xử lý điện thoại thông minh thông qua SoC Intel Atom nhưng phần lớn không thành công. Điều này khiến công ty ít tập trung hơn vào việc sản xuất bộ vi xử lý cầm tay và tiếp tục tập trung vào thị trường PC.

Mặt khác, Arm đã có một số thành công trong việc thiết kế bộ vi xử lý cho máy tính xách tay và máy tính bảng đơn có công suất thấp, nhưng vẫn chưa thâm nhập vào thị trường máy tính để bàn. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là chip M1 của Apple, do Arm hỗ trợ thiết kế, đã được chứng minh là bộ xử lý có khả năng, điều này chứng tỏ rằng bộ xử lý ARM có thể cạnh tranh với chip x86 của Intel và AMD.

Vậy bộ xử lý Intel x86 là gì và nó khác với bộ xử lý ARM như thế nào?

Sự khác biệt giữa bộ xử lý ARM và Intel

Bộ xử lý ARM chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị di động, trong khi bộ xử lý Intel chủ yếu được sử dụng trong máy tính cá nhân. Mặc dù cả Intel và ARM đều có thể dự định thiết kế bộ xử lý cho cả hai thị trường, nhưng sự khác biệt của chúng khiến chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng cụ thể. Mặc dù cả hai bộ xử lý đều đóng vai trò là bộ não cho các thiết bị điện tử, nhưng chúng khác nhau theo nhiều cách; một số khác biệt lớn nhất của họ sẽ bao gồm những điều sau đây:

1. Kiến trúc tập lệnh (ISA)

Một phần lớn lý do tại sao bộ xử lý ARM chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị cầm tay và bộ xử lý Intel cho máy tính cá nhân phần lớn là do chúng sử dụng các ISA khác nhau.

Có hai loại ISA. Chúng là Điện toán tập lệnh phức hợp (CISC) và Điện toán tập lệnh rút gọn (RISC). CISC là một ISA trong đó các bộ vi xử lý được thiết kế để xử lý các tác vụ và phép tính phức tạp một cách nhanh chóng với chi phí là hiệu suất năng lượng thấp. Ngược lại, RISC là một ISA trong đó các bộ xử lý được thiết kế để xử lý các lệnh đơn giản hơn nhưng với hiệu suất năng lượng cao.

Bộ xử lý Intel sử dụng kiến ​​trúc x86 dựa trên ISA CISC, trong khi bộ xử lý ARM sử dụng kiến ​​trúc ARM sử dụng ISA RISC. Cả x86 và ARM ISA đều là ISA nguồn đóng. Vì vậy, không công ty hoặc cá nhân nào có thể thiết kế bộ xử lý sử dụng các kiến ​​trúc này mà không có giấy phép do Intel hoặc Arm cung cấp.

2. Khả năng tương thích/Hỗ trợ phần mềm

Do ISA x86 và ARM dựa trên hai triết lý thiết kế rất khác nhau (RISC và CISC), phần mềm được tạo cho chip Intel không thể được xử lý nguyên bản bởi bộ xử lý ARM và ngược lại. Việc có phần lớn các chương trình được phát triển trên một kiến ​​trúc cụ thể đảm bảo rằng người tiêu dùng sẽ mua bộ xử lý của công ty chỉ vì số lượng ứng dụng tuyệt đối có sẵn cho họ.

Nếu bạn đã từng tìm kiếm trên thị trường một CPU máy tính để bàn mới, có lẽ bạn đã nhận thấy rằng các lựa chọn duy nhất của bạn là bộ xử lý Intel hoặc AMD. Điều này là do hầu hết các chương trình máy tính được thiết kế cho bộ xử lý x86. Vì chỉ Intel và AMD (sở hữu giấy phép sử dụng x86) mới có thể chạy các chương trình này một cách tự nhiên, nên họ đã tạo thành công thế độc quyền trên thị trường bộ xử lý PC.

Mặt khác, bộ xử lý ARM có độc quyền đối với bộ xử lý điện thoại thông minh vì hệ điều hành và ứng dụng của điện thoại thông minh đã được lập trình đặc biệt để chạy trên bộ xử lý ARM. Mặc dù các bộ xử lý dựa trên RISC khác cạnh tranh với ARM, số lượng ứng dụng đã có sẵn cho ARM là một phần rất lớn lý do tại sao chúng được sử dụng trong bất kỳ điện thoại thông minh hiện đại nào ngày nay.

Nếu Arm muốn có một phần thị trường PC, nó phải thuyết phục các nhà phát triển chuyển hoặc tạo các ứng dụng từ đầu để chạy tự nhiên trên bộ xử lý ARM của nó. Mặc dù Microsoft Windows đã hỗ trợ bộ xử lý ARM, nhưng ARM vẫn cần tìm cách chạy phần mềm mà mọi người sử dụng hàng ngày để thuyết phục công chúng mua bộ xử lý ARM cho PC của họ.

3. Hiệu suất

Về hiệu suất CPU, bộ xử lý Intel sẽ có hiệu suất thô tốt hơn đáng kể so với bộ xử lý dựa trên RISC của ARM. Do các bộ xử lý dựa trên CISC được thiết kế để thực hiện đồng thời các tác vụ phức tạp nên chúng yêu cầu tốc độ xung nhịp nhanh hơn, đồng nghĩa với hiệu suất thô cao hơn.

Mặt khác, bộ xử lý ARM nhanh hơn rất nhiều so với bộ xử lý Intel vì chúng được thiết kế để thực hiện các tác vụ đơn giản không yêu cầu cùng tốc độ xung nhịp như các bộ xử lý Intel.

4. Hiệu quả

Mặc dù thiếu hiệu suất thô, bộ vi xử lý ARM có lợi thế hơn Intel về hiệu quả.

Bộ xử lý dựa trên CISC chẳng hạn như chip x86 của Intel phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng để xử lý các tác vụ phức tạp. Bộ xử lý hiệu suất cao yêu cầu nguồn điện đáng kể, khả năng làm mát đầy đủ và quy trình sản xuất phức tạp, khiến chúng trở nên rất đắt đỏ.

Mặt khác, bộ xử lý dựa trên ARM được tối ưu hóa trên cả phần cứng và phần mềm, giúp chúng trở thành bộ xử lý hiệu quả cao, yêu cầu rất ít điện năng. Yêu cầu ít năng lượng để hoạt động cũng có nghĩa là tỏa nhiệt tương đối thấp hơn, cho phép các CPU ARM được nhúng vào Hệ thống trên chip (SoC).

Một SoC kết hợp CPU, GPU, RAM, DSP và modem viễn thông trong một khuôn hoặc chip. Tất cả các thành phần thể rắn thiết yếu trong một con chip giúp quy trình ARM đạt hiệu quả cao vì dữ liệu không phải di chuyển xa để từng thành phần trong SoC xử lý.

ARM so với Intel: Bộ xử lý nào tốt hơn?

Vì Intel và ARM sản xuất các loại bộ xử lý khác nhau cho các thị trường khác nhau nên khó có thể so sánh cả hai bộ xử lý về hiệu suất và hiệu quả. Mặc dù các bộ xử lý dựa trên CISC yêu cầu một bộ xử lý có hiệu suất cao hơn cho các tác vụ phức tạp của nó, nhưng điều đó không nhất thiết có nghĩa là nó sẽ hoạt động tốt hơn bộ xử lý dựa trên RISC hiệu quả cao được thiết kế cho PC.

Tuy nhiên, máy tính M1 và M2 dựa trên ARM của Apple có hiệu suất cao và tương đối mạnh. Nhiều thử nghiệm đã chỉ ra rằng ngay cả mẫu MacBook Air M1 cơ bản của nó cũng có thể vượt trội so với máy tính xách tay Windows dựa trên CISC có thông số kỹ thuật tương tự.

Tuy nhiên, vì hầu hết các máy tính đều chạy Windows nên nhiều nhà phát triển nhận thấy việc tạo ứng dụng cho bộ xử lý CISC mang lại nhiều lợi nhuận hơn. Đó cũng là lý do tại sao máy Mac thường có ít tùy chọn hơn khi nói đến ứng dụng và trò chơi AAA.

Tuy nhiên, điều này không đúng khi nói đến bộ xử lý điện thoại thông minh và máy tính bảng. Mặc dù Atom SoC của Intel tiết kiệm năng lượng, nhưng chúng không tốt bằng các đối tác ARM về hiệu suất trên mỗi watt. Vì lý do này, bộ vi xử lý ARM vẫn tốt hơn khi xuất hiện trên thị trường điện thoại thông minh.

Chip dựa trên ARM đang dần đạt được lợi thế so với CPU CISC của Intel

Chỉ mười năm trước, ngay cả các bộ xử lý dựa trên CISC cấp đầu vào của Intel cũng mạnh hơn nhiều so với các chip dựa trên ARM hàng đầu. Tuy nhiên, đây không còn là trường hợp nữa. Apple đã chứng minh với chip M1 và M2 của mình rằng CPU dựa trên ARM có thể có khả năng tương đương, nếu không muốn nói là có khả năng hơn so với sản phẩm cạnh tranh của Intel.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là chip x86 dựa trên CISC sắp bị loại bỏ. Với số lượng lớn máy tính chạy các chip này, sẽ mất thời gian trước khi chip ARM của Arm thay thế các sản phẩm x86 của Intel. Nhưng khi bộ xử lý ARM trở nên mạnh mẽ hơn và giá cả phải chăng hơn, việc áp dụng nó sẽ tăng lên và chẳng bao lâu nữa, bạn sẽ thấy rằng CPU ARM đang cung cấp năng lượng cho hầu hết các máy tính trên thị trường.