Thời của bộ xử lí Broadwell

(PCWorldVN) Chờ đợi một khoảng thời gian quá lâu, cuối cùng dòng CPU 14nm mới của Intel cũng đã xuất hiện.

• Intel ra mắt chip Broadwell-H, nhưng thế giới mong chờ 'Skylake'
• Đánh giá laptop Broadwell màn hình cảm ứng Dell Inspiron 7548
• 10 điều cần biết về chip Intel Broadwell
• 'Broadwell' giúp Intel có vị thế tốt hơn
• Top 5 laptop Broadwell đáng chú ý vừa lên kệ

Mọi hệ thống máy tính đang chuyển sang công nghệ 14nm. Nếu có một thông điệp nào mà Intel muốn nhét vào đầu bạn hiện nay về Broadwell của họ thì đó sẽ là: CPU 14nm đang được sản xuất. Định luật Moore vẫn được áp dụng.

Nhưng mọi thứ lại không đơn giản như vậy. Thực tế là Intel đã bị chậm tiến độ với kiến trúc CPU mới này, và rồi họ phải chọn đưa ra một quy trình sản xuất mới hoàn toàn hoặc là cho Broadwell rơi vào dĩ vãng.

Nhưng chúng ta sắp thấy một dòng CPU nhỏ hơn, mạnh hơn trước và Intel đã có được quy trình sản xuất mới. Thiết kế CPU được chỉnh sửa lại gọn gẽ hơn và họ cũng không dễ dàng để hoàn thiện kiến trúc mới này, vì Broadwell không chỉ tăng hơn về khả năng xử lý. Có rất nhiều điều chúng ta thắc mắc về Broadwell khi so với các dòng CPU hiện thời vẫn đang rất xuất sắc của Intel. Đến nay, đã có lý do cho ta vui mừng khi cuối cùng Broadwell cũng hoàn tất chặng đường trong phòng thí nghiệm.

Để khởi đầu, nhờ vào quy trình sản xuất 14nm mà Broadwell là kiến trúc tiết kiệm điện năng nhất mà Intel có được. Nhưng chúng ta đừng mong Broadwell sẽ cho tốc độ xử lý vượt trội hơn trước mà hãy mong sẽ có được một cỗ máy có thiết kế độc đáo, gọn gàng hơn trước. Broadwell cũng cho thấy “quả ngọt” của đồ họa tích hợp. Và rồi câu hỏi muôn thuở là liệu đồ họa tích hợp có chơi được game “khủng” hay không, Broadwell sẽ trả lời cho chúng ta.

Mặt khác, Broadwell cũng phác họa lại cho ta thấy chiến lược sắp đến của Intel, có thể là họ sẽ không còn chăm chăm nghiên cứu và sản xuất CPU “thuần chủng” nữa. Họ đã ngự trị thế giới CPU quá lâu, một phần cũng nhờ đối thủ truyền kiếp AMD lơi tay.

Sự xuất hiện của Broadwell cũng gây nên vài thắc mắc xoay quanh bộ xử lý đời sau nữa của Intel: Skylake. Hiện thời, Intel chưa cho biết đầy đủ chi tiết về dòng CPU Broadwell cho máy để bàn nhưng rất có thể Skylake sẽ xuất hiện trên thị trường vào nửa cuối năm nay. Hơi ồ ạt nhưng chúng ta cùng xem dây chuyền sản xuất 14nm mang đến điều gì thú vị. 

Có điều gì đó không ổn tại Intel. Trở về khoảng tháng 6/2013, khi đó Intel lần đầu tung ra CPU dòng Haswell cho máy để bàn. Đến nay là tháng 4/2015, gần hai năm sau Intel mới công bố CPU Broadwell để bàn. Trong khi đó, bộ xử lý tiếp theo của Broadwell là Skylake có kiến trúc mới hoàn toàn, dự kiến xuất hiện vào cuối năm nay. Đối với một công ty nổi tiếng về chính xác tiến độ và giàu có thì khung thời gian tung ra sản phẩm quá gần như vậy có vẻ không mấy hợp lý.

Đương nhiên không thể phủ nhận tỉ lệ rủi ro trong quá trình vận hành, mà lỗi trong quy trình 14nm của Intel đã minh chứng điều đó. Nhưng sau đó, toàn ngành công nghiệp vi xử lý vất vả giữ cho định luật Moore tiếp tục đứng vững. Và nay, chúng ta không ngạc nhiên khi công nghệ chip đã đạt đến một thứ gì đó rất nhỏ nhưng vấn đề phát sinh lại rất lớn.

Dù gì đi nữa, Broadwell cũng đã xuất hiện nhen nhóm hồi năm 2014. Intel chỉ đưa ra vài model Broadwell hai nhân cho di động. Cùng lúc đó, Intel nói rằng họ vẫn bám kế hoạch ban đầu đối với Skylake. Nhưng có hai câu hỏi mà chúng ta luôn thắc mắc: Broadwell cuối cùng sẽ thế nào và người dùng máy tính sẽ được gì.

Nếu bạn muốn biết thì câu trả lời rất “truyền thống”: Broadwell là bộ xử lý Core thế hệ thứ 5 của Intel. Đó là chip đầu tiên được sản xuất trên quy trình 14nm và là chip nhỏ nhất cho đến nay. Nó tiêu tốn điện năng thấp nên cho thời gian dùng pin lâu và có khả năng xử lý đồ họa tốt hơn nhiều thế hệ trước.

Cải thiện bao nhiêu?

Đầu tiên, chúng ta cùng xem qua vài con số quan trọng của Broadwell. Intel vừa công bố vài chi tiết dòng Broadwell (xem mục “Các dòng Broadwell” bên dưới), và dữ liệu tốt nhất hiện nay là chip Broadwell di động 2 nhân. Chúng ta cùng so sánh Core i7-5600U với CPU thế hệ trước đó, i7-4600U. Đây là CPU 2 nhân cao cấp có chip xử lý đồ họa mạnh nhất. Nó có số lượng transistor nhiều hơn 35%, 1,9 tỉ transistor và kích thước đế nhỏ hơn 37% so với i7-4600U.

Về mặt đồ họa, Intel cho biết i7-5600U nhanh hơn 22% so với i7-4600U. Mã hóa video dựa trên phần cứng nhanh hơn đến 50% và thời gian dùng pin kéo dài hơn khoảng 1,5 giờ. Rất ấn tượng! Ít ấn tượng hơn là tốc độ thực của CPU, chỉ cải thiện khoảng 4%.

Có vài lý do giải thích cho kết quả trên. Đầu tiên, nhân CPU x86 của Intel hiện nay được tinh chỉnh lại ở mức rất chi tiết. Một thứ liên tục được tối ưu hóa về tốc độ trong nhiều năm liền thì ít có lý do cho việc tăng tốc độ đột biến giữa các dòng CPU.

Một điều khác là Intel đã giảm xung nhịp Turbo tối đa của 5600U xuống còn 100MHz đến 3,2GHz. Vì vậy, tốc độ chỉ tăng hơn 4% là do xung nhịp tối đa thấp. Tuy vậy, trong khi tốc độ Turbo đỉnh giảm xuống chút ít nhưng xung nhịp gốc lại tăng lên rất nhiều, từ 500MHz đến 2,6GHz. Điều này khiến những máy tính xách tay mỏng, nhẹ vẫn đạt được tốc độ cao nhưng tản nhiều nhiệt và không cho người dùng truy cập đến chức năng Turbo. Trong trường hợp này, có thể 6500U nhanh hơn 20% về tác vụ CPU so với 4600U.

Dĩ nhiên, chúng ta cần nhớ rằng Broadwell là nhịp Tick trong chu trình phát triển chip Tick-Tock của Intel. Đây là chu trình thu nhỏ đế, từ 22nm xuống còn 14nm, không phải là thay đổi kiến trúc mới. Đúng nghĩa hơn thì Broadwell là nhịp Tick+, dấu + tăng thêm vài tính năng phụ trội khác, bên cạnh việc thu nhỏ đế, như là khả năng xử lý đồ họa và vài tính năng khác. Nhân CPU đang bị quá tải.

Dù gì thì có thêm 1,5 giờ dùng pin là điều rất hấp dẫn. Nó phản ánh hiệu quả và cho phép PC có được thiết kế gọn và đẹp hơn. Trong chu trình sản phẩm Broadwell thì điểm này chỉ ở giai đoạn ban đầu mà thôi. Bạn hãy theo dõi các máy tính xách tay mỏng, nhẹ sắp tới, cũng như các máy tính bảng, có thể là Microsoft Surface sử dụng Broadwell.

Đồ họa chỉ ở mức tàm tạm

Công nghệ đồ họa nào có trong Broadwell? Bên cạnh ưu điểm về điện năng, có thể nói đồ họa tích hợp trong Broadwell là câu truyện cải tiến công nghệ trong vài năm trở lại đây của Intel. Họ công bố Broadwell có khả năng đồ họa tích hợp cao gấp 100 lần kể từ 2006.

Điều này nghe có vẻ là một bước tiến bộ vượt bậc. Nhưng thời điểm bắt đầu năm 2006, đồ họa tích hợp ở vị trí rất thấp, nên hơn gấp 100 lần không thực sự nhiều ý nghĩa. Tại sao chúng ta lại so sánh một thứ thật hiện đại với một thứ “quá cổ”. Thực tế hơn là bạn có thể chơi được game gì với đồ họa tích hợp của Broadwell.

Về lý thuyết, những thay đổi của Broadwell không quá nhiều. Nhân đồ họa cơ bản có thể xử lý được từ 20 đến 24 đơn vị thực thi, và cấu hình nhanh nhất có thể từ 40 đến 48 đơn vị. Và rồi, chúng ta sẽ thấy đồ họa Broadwell là bước tiếp nối của kiến trúc đồ họa tạm gọi là Gen7 kế thừa từ kiến trúc Haswell và các dòng chip trước đó nữa.

Nhưng nói như vậy có vẻ hơi “tội” cho Broadwell vì Intel cũng cải thiện khả năng xử lý đồ họa Gen7 rất ổn. Khi số đơn vị thực thi tăng lên thì tỉ lệ khung hình/giây mượt hơn. Broadwell cũng cập nhật để hỗ trợ các API đồ họa mới nhất. Điều này có nghĩa là Broadwell cũng đã hỗ trợ thư viện đồ họa Direct3D 11_2 và Direct3D 12 mà Microsoft sẽ đưa vào Windows 10 bản chính thức.

Intel cũng khẳng định đồ họa Broadwell tương thích với thư viện đồ họa OpenCL 2.0, gồm cả bộ nhớ ảo chia sẻ. Vì vậy, Broadwell có thiết kế hướng đến đồ họa hiện đại để chạy các ứng dụng đồ họa nói chung.

Nhưng chính cấu trúc dựng hình theo dạng ống pipeline mới chính là điểm thú vị đối với game thủ. Nhân đồ họa của Intel được chia nhỏ thành những “miếng” nhỏ. Đối với Haswell, mỗi miếng xử lý 10 đơn vị thực thi. Còn ở Broadwell, mỗi miếng chỉ có 8 đơn vị thực thi.

Ta không nên nghĩ cấu trúc này là bước thụt lùi vì điểm mấu chốt là mỗi miếng phải chia sẻ nguồn tài nguyên như bộ nhớ cache và các bộ lấy mẫu. Có ít đơn vị thực thi trên mỗi miếng hơn, ta có nhiều bộ đệm cache hơn và có nhiều bộ lấy mẫu hơn cho mỗi miếng. Do vậy, tốc độ lấy mẫu đơn sẽ tăng lên, kết quả có được là tốc độ lấy mẫu chung nhanh hơn 50%. Intel cũng chỉnh sửa lại luồng xuất dựng hình ROP (render output) và bộ rasterizer để tăng tỉ lệ tô khung hình.

Điềm lành cho đôi mắt
Nổi bật nhất về đồ họa Broadwell là nhân đồ họa cỡ trung với 24 đơn vị thực thi, còn gọi là GT2, gần san lấp khoảng cách với nhân đồ họa cỡ lớn truyền thống là GT3 trong Haswell. Thử nghiệm với game Bioshock và GRID 2, Broadwell GT2 gần bắt kịp Haswell GT3.

Tuy vậy, điều chúng ta muốn nói là trải nghiệm game thực sự. Trong cả hai game trên, tỉ lệ khung hình/giây ở thiết lập 1080p, khử răng cưa 4x thì game đều chạy dưới 30 khung hình/giây. Thậm chí nếu ta có thêm chút cấu hình như thêm bộ nhớ eDRAM như phiên bản CPU Iris Pro thì có lẽ tỉ lệ khung hình ở 1080p khó lòng vượt được ngưỡng tối thiểu cần thiết cho các game 3D đời mới.

Thực tế, trong khi chúng ta nói đến Iris Pro thì cũng cần lưu ý cách định vị nhãn hiệu và định vị công nghệ GPU với Broadwell của Intel có phần mập mờ. Về mặt định vị nhãn hiệu, Intel vẫn tách riêng HD Graphics và Iris. Mập mờ ở chỗ CPU Broadwell có giải pháp đồ họa HD Graphics 6000 nhanh nhất, sẽ có nhân 48 đơn vị thực thi, giống như đồ họa Iris 6100 và Iris Pro 6200. Đối với chúng ta, sẽ dễ dàng hơn nếu thứ chúng ta muốn mua là đồ họa 48 đơn vị thực thi sẽ chỉ có ở nhãn hiệu Iris mà thôi.

Còn về định vị công nghệ, vấn đề là Intel có xu hướng ghép đồ họa nhanh nhất của họ với các cấu hình CPU cao cấp hơn. Và điều đó không mấy ý nghĩa, nhất là với máy tính bàn, thậm chí cả máy tính xách tay. Lý do là vì bất kỳ hệ thống cao cấp, đắt tiền nào, chạy CPU 4 nhân đều có một card đồ họa rời kèm theo, nên đưa đồ họa tích hợp cao cấp vào CPU không mấy liên quan và có vẻ thừa.

Thay vì vậy, Intel tốt hơn là nên kết hợp CPU 2 nhân với một cấu hình đồ họa tích hợp mạnh nhất, để có thể tạo ra được một sản phẩm chạy tốt game mà có giá thành hợp lý hơn. Chí ít điều này có ý nghĩa với giới game thủ và giới đam mê máy tính không sẵn tiền. Vấn đề là đồ họa lớn cũng đồng nghĩa với chip máy tính lớn.

Intel đã tạo ra chip 2 nhân kèm nhân đồ họa 48 đơn vị thực thi dành cho máy tính xách tay, nhưng không mấy thành công. Vùng dành cho đồ họa trên chip chiếm quá nhiều diện tích, có lẽ đến gần 2/3 “mặt bằng”. Hậu quả là chỉ có được 1 bộ xử lý PC 2 nhân với gần 2 tỉ transistor mà thôi.

Ngay cả khi tiết kiệm diện tích bằng cách thu nhỏ đế xuống còn 14nm thì lại đẩy chi phí sản xuất lên cao nên khiến Intel khó lòng bán được bộ xử lý cấp thấp nhưng khả năng đồ họa cao với giá rẻ được. Cuối cùng, có lẽ Intel cũng phải tách riêng đồ họa và CPU ra theo cách nào đó mà ta chưa biết được. Còn đến nay, thế giới chưa có được cấu hình CPU nào của Intel thỏa lòng cả.

AMD đang ở đâu? Intel chỉ có một đối thủ duy nhất về bộ xử lý cho PC trên thị trường. Đối thủ này mạnh mẽ nhưng vẫn phải vật lộn với tương lai. Cứ mỗi lần ta nghĩ AMD “bị đuối” thì họ lại có một tin lành nào đó. AMD lần này thì sao? Cuộc chơi đang ở thế Intel thừa mứa công nghệ mới, cho dù họ phải dời lại chip 14nm vì lỗi trong dây chuyền sản xuất nhưng không thể phủ nhận Intel vẫn giữ đúng nhịp Tick-Tock về khung thời gian đưa ra kiến trúc CPU mới. Trong khi đó, AMD đơn giản là không thể phản công lại. Tốc độ CPU hiện thời của họ dựa trên kiến trúc Bulldozer, xuất hiện lần đầu từ hồi năm 2011, lúc ấy được cho là cạnh tranh trực tiếp với dòng Core của Intel. Kể từ đó, AMD vài lần chỉnh sửa kiến trúc này nhưng rõ ràng Bulldozer là một thất bại. Thực tế, Bulldozer quá tệ khiến AMD phải quay lại với nhân CPU Hammer có từ năm 2003, và phát triển lên và gắn nhãn Athlon 64 cho nó. Hiện thời, AMD không được giới game thủ mến chuộng như xưa. Thế mạnh của chip AMD là giá thành, có nghĩa là tiền lời rất thấp khi bán 1 CPU nên tổng lợi nhuận cũng không cao. Nhưng đâu đó vẫn có hy vọng. Đó là Zen, một kiến trúc CPU x86 hoàn toàn mới, sẽ xuất hiện vào năm 2016, nhưng đến nay chưa có thông tin gì nhiều. Còn theo nhiều tin đồn đoán, kiến trúc này sẽ dùng công nghệ 14nm, tương thích với socket FM3 của AMD và hỗ trợ cả bộ nhớ DDR4 và giao tiếp PCI Express 3.0. Zen cũng sẽ hỗ trợ công nghệ đa luồng SMT (simultaneous multi-threading capability) tương tự như Hyperthreading của Intel. Có thể Zen cũng sẽ không dùng kiến trúc dựa trên module của Bulldozer, nghĩa là 2 nhân nhỏ nằm trên một module để chia sẻ tài nguyên với nhau, nhưng quay về kiểu 1 nhân lớn truyền thống, tập trung nhiều hơn vào tập lệnh xử lý cho từng nhân IPC (instructions processed per core) và xung nhịp nhân. Một chi tiết khác là TDP (total design power) vì chip Zen đầu tiên có công suất đến 95w, kết hợp với các tính năng quản lý điện năng, là điều mà Bulldozer chưa làm được. Do đó, có thể thấy AMD định tiếp tục cạnh tranh với Intel trên đường đua tốc độ xử lý và cả điện năng tiêu thụ. Thoạt nghe, chiến lược này của AMD giống với chiến lược của Intel khi Intel chuyển từ kiến trúc Pentium 4 Netburst hướng đến xung nhịp sang bộ xử lý Core IPC, thậm chí tên mã của bộ xử lý Zen đầu tiên của AMD là Summit Ridge nghe có vẻ rất “Intel”. Thế nào đi nữa thì Zen thành công hay thất bại lại tuỳ thuộc rất nhiều vào cách AMD thực hiện, không phải vào chiến lược của họ. Có thể kiến trúc module của Bulldozer là điểm sáng. Nhưng AMD lại thực hiện quá tồi từ ngày đầu tiên. Và đối với một doanh nghiệp hạn hẹp về tài nguyên như AMD thì những bước khởi đầu chệch choạng sẽ rất dễ dẫn đến thất bại. Câu hỏi cuối cùng là liệu Zen có phải là lá bài cuối cùng mà AMD tung ra hay không? Nếu Zen thất bại, AMD có "đi theo" sản phẩm đó luôn hay không? Câu trả lời là rất có thể. Ngoài ra, còn tuỳ thuộc vào kế hoạch công bố một  chip khác của họ dựa trên tập lệnh ARM, kiến trúc mới tên là K12. Nếu Zen thất bại, hầu như chắc chắn AMD sẽ bị văng ra khỏi thị trường x86. Nếu điều đó xảy ra, AMD sẽ cố tạo một dấu nhấn thật đậm nét với bộ xử lý ARM. Nếu AMD tồn tại chỉ nhờ vào mảng kinh doanh card đồ hoạ thì khó lòng họ đứng vững trên 1 chân được.

PC World VN, 05/2015