So Sánh M1 Và A14 Bionic để Thấy được điều Kì Diệu Của Apple Silicon

Kể từ khi Apple M1 xuất hiện cho đến nay, chúng ta đã bàn tán rất nhiều, phân tích rất nhiều về M1 thậm chí so sánh rất nhiều về nó với những chiếc máy tính có cùng phân khúc. Bản chất của M1 thì ai cũng biết, đó là một SoC được xây dựng trên nền tảng ARM. Vừa hay thì, Apple đã phát triển SoC ARM trên các dòng điện thoại iPhone đã 13 năm nay với phiên bản mới nhất là Apple A14 Bionic. Nếu như so sánh M1 và CPU Intel là điều không nên bởi chúng quá khác biệt về nền tảng. Vậy thì so sánh M1 và A14 Bionic thì sao? So sánh một vi xử lý trên laptop và một vi xử lý trên smartphone có phải là điều phi lý?

Tại sao lại là A14 Bionic?

Có nhiều hơn một lý do để thực hiện một phép so sánh giữa M1 và A14. Đầu tiên, đây là hai vi xử lý ra mắt cùng thời điểm năm 2020. Bên cạnh đó, cả hai đều sở hữu một số điểm chung trong vi kiến trúc và cùng được sản xuất trên tiến trình 5nm của TSMC. Quan trọng hơn cả, đó là những bộ vi xử lý được thiết kế bởi Apple, mang triết lý của Apple, tham vọng của Apple và dành cho khách hàng của Apple.

Có thể chúng ta đã nhắc nhiều đến việc M1 là một phiên bản mạnh mẽ hơn được dựa trên vi xử lý A14. Nhưng làm thế nào mà vi xử lý của một chiếc máy tính lại được thiết kế dựa trên vi xử lý của một điện thoại nhỏ bé thì chúng ta không chắc lắm. Bức ảnh phân tích dưới đây của Tech Insight sẽ phần nào giải đáp cho mình cùng anh em những thắc mắc đó.

Apple đã "hô biến" A14 Bionic thành M1 như thế nào?

Thông qua bức ảnh phân tích, chúng ta thấy được các thành phần của bộ vi xử lý bên trong SoC M1 không có nhiều sự khác biệt so với A14 Bionic. Chúng dường như chỉ thay đổi ở số lượng và kích thước của một vài bộ phận. Thậm chí, ngay cả vị trí tương đối giữa các thành phần của vi xử lý giữa M1 và A14 cũng không có nhiều sự khác biệt.

Về CPU, M1 có số lượng lõi Firestorm hiệu năng với kích thước các lõi đều tăng gấp đôi so với A14 Bionic. Đối với các lõi Icestorm tiết kiệm điện, Apple vẫn giữ nguyên cả số lượng và kích thước các lõi này. Cách nâng cấp này giúp M1 có thể nâng cao được hiệu năng xử lý trên các lõi quan trọng như Firestorm lên nhiều lần so với A14 Bionic nhưng vẫn giữ được khả năng tiết kiệm điện nhờ xử lý tác vụ nhẹ nhàng trên các lõi Icestorm. Để hỗ trợ quá trình xử lý dữ liệu, bộ đệm L2 Cache trên các lõi Firestorm được bổ sung thêm 50% trong khi L2 Cache trên các lõi Icestorm thì vẫn giữ nguyên dung lượng.

Với một cục pin trên điện thoại, các lõi Icestorm đã hoạt động rất hiệu quả để một chiếc iPhone có tới hơn một ngày sử dụng với các hoạt động nghe, gọi và lướt web thông thường. Nhưng với pin của một chiếc laptop mỏng nhẹ, điều này còn có ý nghĩa hơn nhiều, đưa vi xử lý của một chiếc máy tính về cấp độ của một chiếc điện thoại sẽ làm thời lượng pin kéo dài hơn rất nhiều so với một chiếc laptop trên nền tảng x86.

Đối với GPU của M1, Apple cũng sử dụng cùng một cách mà họ làm với lõi Firestorm, đó là nâng số lượng nhân lên gấp đôi, và tăng kích thước của nhân GPU cũng gấp đôi luôn. Và bởi kiến trúc UMA, CPU và GPU cùng sử dụng chung bộ nhớ DDR nên Apple cũng điều chỉnh để giao diện bộ nhớ tăng lên gấp đôi và dung lượng bộ nhớ thì gần gấp 3 lần so với trên A14.

Một số thành phần trên M1 thay vì được nâng cấp lên thì còn bị cắt giảm so với A14. Nhân AI là một trong những thành phần trên M1 có kích thước còn nhỏ hơn trên A14 mặcc dù chỉ là 10%. Bản chất của các nhân AI này là học hành vi của người sử dụng và điều chỉnh hệ thống theo tính chất có lợi hơn cho người dùng. Bởi vậy nó không cần được nâng cấp lên, việc kích thước của nhân AI nhỏ đi có lẽ là để nhường chỗ cho một số thành phần khác trong thiết kế SoC cần thiết hơn. Đáng ngạc nhiên hơn là bộ đệm hệ thống (System Cache) lại giảm tới 25%, có lẽ lý do cũng tương tự như phần nhân AI. Dù sao bộ đệm này cũng chiếm một phần không hề nhỏ trên diện tích phần die của cả 2 phiên bản SoC.

Có thể bạn sẽ thắc mắc, phần diện tích trống không được phân tích ở các SoC sẽ đóng vai trò như thế nào trong hệ thống. Thực ra nó không hề vô nghĩa, nó là các mảng điều khiển I/O, Apple T2 v.v… Những mảng này là cần thiết để điều khiển những thiết bị khác trong hệ thống, nhưng nó lại không ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng xử lý tính toán. Bởi vậy nên trong khuôn khổ bài viết hôm nay, mình sẽ không đề cập nhiều đến nó. Nhưng tất nhiên nó cũng ảnh hưởng một chút đến thiết kế tổng thể và cách phân bổ tài nguyên trên diện tích cố định của một die SoC.

Bạn phải công nhận rằng Apple M1 là một trong những kiệt tác của Apple. Với kích thước chỉ lớn hơn 37% so với một vi xử lý dành cho iPhone và iPad như A14. Chỉ có một vài tinh chỉnh về nền tảng phần cứng, còn lại đều nằm ở lập trình và thuật toán. Vậy mà Apple M1 lại có thể đem đến một tác động rất lớn về trải nghiệm người dùng cho cả một thị trường laptop mỏng nhẹ, các mini PC. Một con chip “rất smartphone” lại có thể đe dọa cả Intel cũng như nhiều ông lớn khác trên thị trường. Nếu đây không phải là một điều kì diệu thì mình cũng không biết nên dùng tính từ gì để miêu tả về Apple M1.