• Thứ Năm, 10/04/2014 16:59 (GMT+7)

    NVIDIA Tegra K1 so tài Snapdragon 801

    Nguyễn Thúc
    Bộ xử lý di động Tegra K1 của NVIDIA có những tính năng ưu việt gì để có thể đối đầu với đối thủ từ Qualcomm?

    Qualcomm đã tận dụng MWC 2014 để trình diễn dòng chip xử lý di động Snapdragon 801 mới nhất của mình. Đây sẽ là mẫu chip có mặt trong các dòng sản phẩm hiện đại như Samsung Galaxy S5, Sony Xperia Z2 hay HTC One mới chuẩn bị ra mắt. So với Snapdragon 800, phiên bản 801 mới có nhiều thay đổi đáng giá. Tuy nhiên, đối thủ của  Snapdragon 801 lại không đến từ các anh em ARM của nó mà thay vào đó là một sản phẩm “lạ mà quen”: bộ xử lý di động Tegra K1 của NVIDIA.

    Nếu như Tegra 2 được đưa ra thị trường với tư cách bộ xử lý lõi kép đầu tiên cho Android thì Tegra 3 cũng có hướng đi tương tự nhưng với vai trò chip lõi tứ. Tới Tegra 4, NVIDIA chỉ đơn thuần đẩy tốc độ lên một mức cao hơn. Sự xa rời các yếu tố thực tế cũng đã phần nào khiến nhóm sản phẩm của hãng kém cạnh tranh hơn các đối thủ - đặc biệt là với Snapdragon. Chính vì vậy, với Tegra K1 lần này, trọng tâm phát triển được hướng tới những yếu tố mang tính cốt lõi.

    Một dòng chip, hai lựa chọn!
    Theo lộ trình, Tegra K1 dự kiến sẽ có mặt trong các thiết bị Android ngay vào mùa hè này. Đây được xem là một trong những ứng cử viên nặng kí cho ngôi vô địch hiệu năng – đặc biệt là với phiên bản 64-bit có mặt sau đó. Theo nhà thiết kế, SoC này sẽ gồm hai phiên bản: lõi tứ (4+1) dựa trên nền Cortex-A15 (gần giống với Tegra 4 nhưng có hiệu suất vận hành tốt hơn) và một bản sử dụng hai nhân Denver ARMv8 của chính NVIDIA phát triển (64-bit). Với phiên bản đầu tiên, Tegra K1 có thêm một lõi phụ để vận hành trong các tình huống nghỉ tiết kiệm điện. Về lý thuyết, lõi này có thể vận hành ở 1GHz, nhưng thông thường nó sẽ chỉ quanh quẩn ở mức 500 MHz mà thôi. Vào thời điểm hiện tại, đây sẽ là yếu tố quan trọng mà NVIDIA hướng trực tiếp vào Snapdragon 801 với kiến trúc 4 lõi Krait 400 32 bit (2,5 GHz).

    Về phần mình, Tegra K1 với hai lõi Denver là thành quả trực tiếp của Project Denver – dự án phát triển chip ARM riêng của NVIDIA. Lần đầu tiên được hé lộ vào 2011, dự án này được hướng tới nhiều môi trường điện toán từ máy chủ cho tới máy tính cá nhân (nhưng lại không được tuyên bố hướng tới điện thoại hay máy tính bảng). So với phiên bản dùng Cortex-A15, Tegra K1 Denver tương thích hoàn toàn về chân cắm nên có thể sử dụng trên cùng một thiết kế phần cứng. Thậm chí, nó cũng dùng chung giao tiếp bộ nhớ LPDDR3 64-bit. So với kiến trúc ARM, Denver không cần tới chip phụ. Thay vào đó nó có hai chip với kích thước và tỉ lệ IPC (số lệnh trên mỗi xung nhịp lớn) – rất phù hợp với một thiết kế dành cho môi trường di động. Thực tế, hai lõi cũng là mô hình lý tưởng cho các đế silicon để đảm bảo hiệu năng tốt trên các mẫu máy bảng hay điện thoại. Đây cũng là điều mà Apple và Intel theo đuổi lâu nay.

    Đồ hoạ - át chủ bài thực sự trong Tegra K1
    Điều thú vị thực sự nằm ở chỗ là dù có bốn lõi Cortex-A15 hay hai lõi Denver, sức mạnh của K1 lại đến từ 192 lõi xử lý đồ hoạ Kepler – một cấu hình vốn chỉ có trên máy tính để bàn đang được NVIDIA mạnh dạn đưa vào cuộc chơi di động. Như thế, cho dù bạn có cần tới sức mạnh đồ hoạ lớn đến như vậy cho các ứng dụng Android hay không, sự hiện diện của K1 sẽ mở ra khả năng xử lý hình ảnh phim 4K cho các thiết bị di động – song song với nhiều tính năng thú vị khác như biên tập phim với các lớp bề mặt “động” – như những gì NVIDIA đã từng trình diễn. Một điều ít người biết là bản thân các thiết kế chip đồ hoạ của NVIDIA đều bắt đầu với tiêu chí dành cho môi trường di động sau đó được điều chỉnh lại để phù hợp với các phân khúc thiết bị yêu cầu nhiều năng lượng hơn (như máy tính cá nhân). Vì thế, việc nhúng nó trở lại sân chơi di động là điều không mấy khó khăn.

    Bộ xử lý đồ hoạ Adreno 330 trong Snapdragon 801 lại chỉ chạy ở 578 MHz – thấp hơn đáng kể so với lõi Kepler của K1 (950 MHz). Điều này dù thể hiện ưu thế hiệu năng vượt trội của giải pháp từ NVIDIA nhưng lại tiềm ẩn nguy cơ đối với năng lượng tiêu thụ và nhiệt lượng phát sinh. Tuy nhiên, theo những gì NVIDIA tuyên bố, dù Tegra K1 chạy nhanh hơn cả Xbox 360 hay Playstation 3 nhưng  nó tiêu thụ điện ít hơn rất nhiều. Dù thế, để có thể làm hài lòng người sử dụng thiết bị di động, K1 vẫn cần phải được hiệu chỉnh thêm để cắt giảm lượng điện sử dụng. Bản thân sản phẩm thử nghiệm mà NVIDIA từng tiết lộ đã tiêu thụ tới 35-40W – một con số không hề nhỏ. Điều đáng nói là hãng thiết kế chip này đã rất tự tin khi tuyên bố có thể đẩy K1 xuống ngưỡng dưới 2W khi vận hành ít tải – tức là tương đương với Snapdragon 801. Trong khi lõi Krait 400 của Snapdragon 801 có xung nhịp 2,5 GHz thì Cortex-A15 trong Tegra K1 chạy ở 2,3 GHz – mức khá tương đồng. Điều này cho thấy việc “thuần hoá” hệ thống đồ hoạ sẽ đóng vai trò quyết định đối với khả năng thể hiện của K1 trong môi trường di động. Bí quyết của NVIDIA ở đây là gì?

    Để lý giải điều này, hãy thử lấy một ví dụ với chip di động 740M trên MTXT của NVIDIA. Đây là chip 19W với khoảng 3W chia đều cho cổng bộ nhớ, giao tiếp PCI-Express và một số thành phần khác. Trừ tiếp đi 6W hao phí, bạn sẽ còn một thiết kế lý thuyết 10W. Do 740M là thiết kế với 2 SMX, chỉ cần chia đôi (Tegra K1 chỉ có một SMX), mức năng lượng tiêu thụ chỉ còn 5W. Nếu giảm xung nhịp từ mức 1GHz của chip 740M xuống khoảng 900W – song song với hiệu điện thế, rõ ràng ngưỡng 2W-3W không phải bất khả thi. Khi ghép con số này với các công nghệ hỗ trợ đầy đủ như một chip máy để bàn, rõ ràng, NVIDIA đã tạo ra một sản phẩm đồ hoạ cực kì hấp dẫn cho môi trường di động. Tegra K1 hoàn toàn tương thích với mọi API như một mẫu GeForce hoàn chỉnh bao gồm DirectX 11, CUDA 6.0 và Open GL 4.4. Điều này cũng trở thành tiền đề cho phép hãng đưa ra một tuyên bố khá mạnh mẽ khi cho rằng mọi ứng dụng game hạng nặng trên các máy tính cá nhân hay máy chơi game chuyên dụng hiện tại đều có thể chuyển sang chạy trên nền Tegra K1 mà không hề gặp vấn đề gì.

    Cuối cùng, so với Tegra 4, NVIDIA cũng không thay đổi gì về bộ đệm khi thiết kế Tegra K1, chip mới này vẫn có bộ đệm cấp 2 2MB và bộ đệm cấp 1 32KB/32KB mỗi lõi. Ngoài ra, bộ nhớ RAM được chọn lựa sử dụng vẫn là LPDDR3.

    Hiệu năng – không phải thang điểm duy nhất
    Nhìn ở góc độ tổng thể, dường như cả hai phiên bản 32-bit và 64-bit của Tegra K1 chưa khác biệt nhiều nếu chỉ xét ở hiệu năng đơn thuần. Dù thế, chúng vẫn vượt trội so với Snapdragon 801 khoảng 20%. Đây là khoảng cách không nhỏ, nhưng một thực tế không bàn cãi là trong khi K1 vẫn chỉ là nền tảng thử nghiệm thì Snapdragon 801 đã bắt đầu hiện hữu trong những sản phẩm điện thoại thông minh thực sự trên thị trường (như Samsung Galaxy S5 hay HTC One M8).

    Dù thế, nhiều nguồn tin cho biết Tegra K1 sẽ là một ứng cử viên đầy tiềm năng cho môi trường gia dụng và có thể là cả xe hơi. Mới đây, một phó chủ tịch của Lenovo cũng úp mở về khả năng ứng dụng K1 trong sản phẩm TV 4K của mình với hứa hẹn sự hiện diện của sản phẩm cuối “chỉ trong một sớm một chiều”. Nếu điều này là hiện thực, rõ ràng phân khúc thiết bị đòi hỏi hiệu năng đồ hoạ cao như vậy là một sân chơi lý tưởng cho con cưng nhà NVIDIA. Bản thân khả năng xử lý tín hiệu hình ảnh ISP (Image Signal Processor) của Tegra K1 cũng được cải thiện đáng kể. Kể từ đầu 2013, nhiều hệ thống trên chip đã bắt đầu tích hợp 2 ISP trên cùng một thiết kế cho phép các nhà sản xuất thiết bị đưa ra nhiều trải nghiệm hình ảnh mới cho người dùng điện thoại thông minh và máy tính bảng (như chụp và quay phim cùng lúc bằng 2 máy quay). Trên Tegra mới, NVIDIA không chỉ chuyển qua mô hình 2 ISP mà còn đưa năng lực của chúng lên một tầm cao mới. Thế hệ ISP thứ ba của NVIDIA có khả năng xử lý tới 600 triệu điểm ảnh mỗi giây ở 14 bit (với 2 ISP song song con số này là 1,2 tỷ điểm ảnh/giây). Khả năng hỗ trợ của nó đủ cho máy ảnh tích hợp lên trên 100 Mpx – vượt trội bất cứ giải pháp chụp ảnh nào đang có trên thị trường.  Đây là mức cao hơn nhiều so với Tegra 4 vốn có chỉ số tương ứng chỉ là 400 triệu điểm ảnh/giây ở 10 bit mà thôi. ISP mới cũng có khả năng xử lý nhiễu tốt hơn, tích hợp 4096 điểm lấy nét, mảng 64x64… Tất cả đều hứa hẹn nhiều ứng dụng thực tế cực kì hấp dẫn nếu các nhà phát triển có thể tận dụng được một cách hiệu quả (điển hình như các ứng dụng phân tích hình ảnh theo thời gian thực trên thiết bị gia dụng hoặc xe hơi). Dĩ nhiên, khả năng xử lý phim (cả mã hoá và giải mã) 2160p30 (4K hoặc UHD ở 30 khung hình/giây) cũng là thứ không thể không nhắc tới.

    Tựu chung lại, nếu như NVIDIA có thể đưa Tegra vào một mô hình sử dụng năng lượng tiết kiệm hơn nhằm phù hợp với môi trường điện thoại thông minh và máy tính bảng, hiệu năng tổng thể của nó sẽ là mối đe doạ không nhỏ đối với giải pháp từ Qualcomm. Trong đó, sự hiện diện của lõi đồ hoạ Kepler thực sự là ưu thế lớn đối với những người dùng có nhu cầu lớn về đồ hoạ. Dù vậy, về phía mình, Snapdragon vẫn có những ưu thế lớn đối với các nhà sản xuất và trong ứng dụng thực tế như modem truyền thông LTE đa tần và một số tính năng tích hợp sẵn khác. Một thực tế đã được chứng minh trên môi trường di động: hiệu năng không phải là tất cả. Hơn thế nữa, Tegra K1 nếu muốn thực sự chiến thắng đối thủ, nó cần phải được chứng minh qua sản phẩm thực tế thay vì những nền tảng trình diễn. Bản thân thời gian mà NVIDIA có thể đưa sản phẩm ra thị trường cũng là một điều cần phải tính toán kĩ bởi trong khi Snapdragon 801 đã bắt đầu xuất trận, Qualcomm hiện cũng đang thai nghén Snapdragon 805 và có thể đưa vào cuộc chơi bất kì lúc nào.

    Tegra K1 sẽ gồm 2 phiên bản khác nhau.
    Kiến trúc của Denver được đánh giá là phù hợp với môi trường di động hơn các loại hình hiện nay.
    Theo NVIDIA, Tegra K1 sẽ cho phép thiết bị di động xử lý đồ hoạ tốt hơn cả Xbox 360 hay Playstation 3.
    Dù thuộc phân khúc “máy để bàn”, lõi đồ hoạ trong Tegra K1 lại khá tiết kiệm năng lượng.
    Dù có hiệu năng vượt trội, liệu Tegra K1 có phù hợp với các sản phẩm cuối như Snapdragon đang làm được? (Kết quả đo điểm trong AnTuTu do MyDrivers thực hiện).
    Tương tự như nhiều thế hệ trước, Tegra K1 cũng là một nền tảng mạnh cho môi trường xe hơi.
    Trong khi Tegra K1 vẫn là nền tảng thử nghiệm, Snapdragon đã có mặt trên thị trường với Galaxy S5, Xperia Z2 hay HTC One (M8)
    PC World VN, 04/2014

    ID: A1404_60