Một số thông tin về SoC Intel Atom Bay Trail - vũ khí mới của Intel trên lĩnh vực máy tính bảng

Tại hội nghị Intel Developer Forum mới diễn ra hồi đầu tuần này, Intel đã chính thức giới thiệu nền tảng chip tiết kiệm điện mới tên mã Bay Trail. Thực chất Bay Trail đã được Intel nhắc đến từ lâu nhưng mãi tới bây giờ hãng mới công bố chi tiết kĩ thuật và các model System-on-Chip (SoC) thuộc nền tảng này. Những bộ xử lí Bay Trail được thiết kế dựa trên vi kiến trúc Silvermont 22nm mới và nó giúp tạo ra những con chip hiệu năng cao nhưng vẫn đảm bảo khả năng tiết kiệm điện tốt. Sự ra đời của chip Atom Bay Trail cũng đánh dấu lần đầu tiên Intel mang bộ xử lí đồ họa tích hợp của riêng mình lên SoC dành cho các thiết bị siêu di động. Hãng đã nói lời chia tay với GPU PowerVR SGX của Imagination Technologies vốn được dùng trong các thế hệ SoC Atom đi trước.

Sơ lược về Bay Trail

Bay Trail sẽ bao gồm ba dòng: Atom dành cho máy tính bảng (Bay Trail-T), còn Pentium và Celeron dành cho máy bàn (Bay Trail-D) hoặc máy tính xách tay (Bay Trail-M). Những chiếc tablet Bay Trail đầu tiên được kì vọng sẽ bán ra trong một hoặc hai tháng tới đây, chạy cả Windows lẫn Android. Intel cũng kì vọng Bay Trail sẽ xuất hiện trong những thiết bị lai giữa máy tính bảng với laptop với mức giá dưới 599$. Những chiếc máy nào có giá trên 600$ thì sẽ thuộc "lãnh địa" của chip Intel Core i thế hệ thứ 4 mang tên mã Haswell.

Trong mỗi dòng Atom, Pentium, Celeron thì Intel lại chia thành nhiều series nhỏ hơn nữa. Ở thời điểm hiện tại, chúng bao gồm:

• Vi xử lí cho máy tính bảng
  • Series Atom Z3700: có 4 nhân xử lí với GPU Intel HD Graphics, hỗ trợ Windows và Android
  • Series Atom Z3600: có 2 nhân xử lí với GPU Intel HD Graphics, hỗ trợ chủ yếu cho Android
• Vi xử lí cho máy tính xách tay
  • Series Pentium N3000: 4 nhân với GPU Intel HD Graphics
  • Series Celeron N2000: 4 nhân (N2910) hoặc 2 nhân (N2810, N2805) với GPU Intel HD Graphics
• Vi xử lí cho máy để bàn
  • Series Pentium J2000: 4 nhân với GPU Intel HD Graphics
  • Series Celeron J1000: 4 nhân (J1850) hoặc 2 nhân (J1750) với GPU Intel HD Graphics

Trong bài viết này chúng ta sẽ chỉ tập trung vào chip Atom mà thôi, bởi nó thật sự mới mẻ và có vai trò quan trọng trong việc đưa tablet x86/64 đến với nhiều người dùng hơn. Intel cũng chỉ mới giới thiệu chi tiết về Atom Bay Trail-T mà thôi, hãng chưa đưa ra nhiều thông số cho BayTrail-M và BayTrail-D.

Atom Bay Trail - vũ khí mới của Intel trên thị trường tablet

Như đã nói ở trên, Intel sẽ có hai dòng Atom khác nhau với hai hoặc bốn nhân. Tuy nhiên, cả hai đều được xây dựng trên cùng một thiết kế vật lý. Điều này có nghĩa là kích cỡ và các thành phần trên chip của hai dòng Atom Z3700 và Z3600 giống nhau, chúng chỉ khác ở số nhân xử lí chính mà thôi. Chưa rõ trên chip này có bao nhiêu bóng bán dẫn và kích thước chính xác của phần đế (die) là bao nhiêu, hi vọng Intel sẽ sớm công bố chúng cho chúng ta biết.

Cấu hình các chip Atom mới (nhấn vào để phóng to)

Hai dòng Atom Z3600 và Z3700 sẽ là những sản phẩm được Intel dùng để cạnh tranh trực tiếp với các chip ARM ở phân khúc vi xử lí di động bởi nó có TDP rất thấp, dưới 3W. Các SoC mới này được cho là sẽ đem lại hiệu năng CPU gấp 2 lần và hiệu năng GPU gấp 3 lần so với thế hệ Atom đi trước. Con chip mạnh nhất là Atom Z3770 với xung nhịp cơ bản 1,43GHz (có thể được Turbo Boost lên 2,39GHz), hỗ trợ màn hình độ phân giải cao 2560 x 1600 nhưng vẫn đảm bảo thời lượng pin 10 giờ trong điều kiện "sử dụng tích cực".

Những chip Atom Z3000 series sẽ được đưa vào các thiết bị có màn hình từ 7" đến 11" chạy Windows 8.1 hoặc Android và có giá thấp nhất là 199$. Chúng sẽ được bán ra trong mùa mua sắm cuối năm nay. Bản thân Intel thì sẽ bắt đầu giao chip đến các hãng sản xuất trong thời gian ngắn tới đây.

Mới đây Asus đã ra mắt Transformer Book T100 xài chip Z3740, Dell thì có Venue Tablet cũng chạy SoC Bay Trail nhưng chưa rõ model. Acer cũng chuẩn bị làm mới chiếc tablet 8" W3 với chip Bay Trail, và Lenovo thì sắp ra tablet Windows 8" đầu tiên của mình, tất nhiên cũng xài Atom Bay Trail.



Đi vào bên trong, Bay Trail có thiết kế khá thú vị. Cứ hai nhân Silvermont sẽ được ghép chung với một bộ nhớ Cache L2 dung lượng 1MB, như vậy Z3600 có cache L2 là 1MB, còn Z3700 là 2MB.

Các bạn lưu ý rằng trong đợt này, các chip Atom Bay Trail không hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng (Hyper Threading) như Clover Trail+ đâu nhé, nên chip 2 nhân thì chỉ có 2 luồng, 4 nhân thì 4 luồng. Nhưng điều đó không có nghĩa là Bay Trail yếu hơn Clover Trail bởi vì Intel đã sử dụng bộ nguồn thực thi Out-of-order execution (OoOE) mới. Bộ nguồn này sẽ giảm thời chết khi CPU lấy dữ liệu và chỉ dẫn để thực thi một tác vụ nào đó. OoOE đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao về hiệu năng hoạt động.

Nói về xung nhịp, ở tất cả các vi xử lí Intel Core, mọi nhân đều bị trói buộc vào cùng mức xung duy nhất. Trong khi đó, những chip đa nhân của Qualcomm thì từ lâu đã hỗ trợ xung độc lập cho mỗi nhân và Intel trước đây luôn khăn khăn rằng đây là một ý tưởng tồi. Thế nhưng khi ra mắt vi kiến trúc Silvermont, Intel đã làm một cú quay đầu ngoạn mục khi cho biết mọi nhân trong một module Silvermont có thể chạy ở xung của riêng nó. Nói cách khác, bạn có thể có một nhân Silvermont chạy ở mức 2,4GHz, trong khi nhân khác thì hoạt động ở 1,2GHz. Trong trường hợp các nhân CPU đang chạy ở xung nhịp khác nhau, bộ nhớ cache L2 sẽ chạy theo xung nhịp cao nhất. Và tất nhiên, công nghệ này cũng được mang lên dòng Atom Bay Trail mà chúng ta đang nói tới ở đây.

Cũng như những chip Atom nền tảng Clover Trail hoặc Clover Trail+ đi trước, Atom Bay Trail có khả năng tăng xung nhịp vi xử lí của mình lên cao hơn mức cơ bản bằng công nghệ "Burst". Chúng ta có thể xem Burst tương tự như Turbo Boost vốn được dùng trên nhiều chip Core i5/i7. Burst trong Bay Trail được quảng cáo là có hiệu quả tốt hơn biện pháp cũ được sử dụng trên vi kiến trúc Atom đời trước. Intel có tiết lộ thêm rằng thuận toán và kĩ thuật áp dụng Burst khác Turbo Boost, chỉ có ý tưởng về cách hoạt động của chúng là giống nhau là giống nhau.



Cụ thể hơn, trên Atom Bay Trail (và những chip Silvermont khác) sẽ có một đơn vị kiểm soát năng lượng sẽ liên tục theo dõi nhiệt độ, đồng thời đảm đương luôn việc phân bổ năng lượng đến các bộ phận trong SoC. Bay Trail sẽ nói cho hệ điều hành biết xung nhịp cơ bản tối đa là bao nhiêu và cứ thế máy tính sẽ chạy. Tuy nhiên, tùy theo các chỉ dẫn và TDP mà xung nhịp của chip có thể tăng lên vượt mức cơ bản để đáp ứng cho một tác vụ nặng nề nào đó.

Các loại bộ nhớ được hỗ trợ

Nói đến giao diện RAM gắn vào máy, Atom Bay Trail hỗ trợ cả RAM LPDDR3 kênh đôi hoặc DDR3L kênh đơn ở xung nhịp 1066MHz hoặc 1333MHz. Trong trường hợp đầu tiên thì băng thông bộ nhớ là 128-bit, còn trường hợp sau thì băng thông chỉ là 64-bit mà thôi. Chính vì thế, những chip Atom hỗ trợ LPDDR3 kênh đôi (Z3770, Z3740) có tốc độ truyền tải dữ liệu bộ nhớ tối đa đạt mức 17,1GB/s, trong khi các chip xài DDR3L hoặc LPDDR3 kênh đơn thì có tốc độ cao nhất dao động từ 8,5GB/s đến 10,6GB/s.

Mặc dù thiết kế của vi kiến trúc Silvermont có hỗ trợ cho điện toán 64-bit, tuy nhiên những chip Atom mới ra mắt trong đợt này chỉ là 32-bit và chỉ hỗ trợ cho tối đa 4GB RAM. Cụ thể hơn, Atom Z3600 và Z3700 chỉ hỗ trợ Android và Windows 8.1 bản 32 bit, phải qua quý 1 năm 2014 thì họ mới xuất xưởng những model hỗ trợ 64 bit.

GPU và đồ họa trong SoC Atom Bay Trail

HD Graphics là bộ xử lí đồ họa Gen7 của Intel. Nó là một phiên bản được giản lược của GPU HD Graphics 4000 mà hãng từng tích hợp vào chip Ivy Bridge trước đây. Intel cho biết HD Graphics hỗ trợ việc chia sẻ năng lượng với CPU và có thể xuất hình ảnh với độ phân giải tối đa lên đến 2560 x 1600 thông qua cổng DisplayPort 1.2 hoặc Embedded DisplayPort 1.3. Còn với cổng HDMI thì hình ảnh xuất ra tối đa 1920 x 1080 pixel. Việc ưu tiên truy cập RAM cho GPU cũng được vi kiến trúc Silvermont hỗ trợ, bạn có thể xem thêm ở bài viết Tìm hiểu về Silvermont, mục System Agent.

Xin nói qua một chút về EU. Đây là chữ viết tắt cho Executing Unit, có nghĩa là bộ thực thi, và đây là cách gọi của Intel, chứ còn NVIDIA hay AMD thì gọi là shader hay graphic processor. EU (hay shader) có nhiệm vụ đổ bóng và tái tạo ánh sáng cho hình ảnh. Người ta cũng có thể xài nó để tạo ra các hiệu ứng hình ảnh đặc biệt. Theo trang AnandTech thì EU của HD Graphics cũng cùng loại với những gì được dùng trong HD Graphics 4000, có điều HD Graphics sở hữu 16 EU, trong khi HD Graphics chỉ có 4 EU mà thôi. Tuy nhiên sức mạnh này là vừa đủ để xài trong các máy tính bảng cỡ nhỏ vốn chỉ phục vụ cho những nhu cầu không nặng về đồ họa.

Intel tiết lộ thêm rằng HD Graphics hỗ trợ cho các tập lệnh lập trình đồ họa DirectX11, Open GL ES 3.0, tuy nhiên sự hỗ trợ này chỉ mới dừng ở Windows mà thôi. Công nghệ Panel Self Refresh (PSR, xuất hiện lần đầu tiên trên giao tiếp Embedded DisplayPort 1.3) cũng có mặt nếu thiết bị có sử dụng kết nối eDP 1.3. Công nghệ này cho phép bộ xử lí đồ họa của thiết bị chuyển sang chế độ tiết kiệm điện trong quá trình cập nhật các khung hình bằng việc lưu tạm dữ liệu lên một bộ nhớ nhỏ (framebuffer) tích hợp trong bộ điều khiển của tấm nền màn hình.

Atom Bay Trail có khả năng giải mã bằng phần cứng những định dạng video như H.264, VC1, MPEG2, MVC, VP8, MPEG-4/H.263 và MJPEG. Chuẩn bảo vệ tác quyền nội dung số HDCP 1.4 và HDCP 1.2 cũng có mặt. Tất cả hứa hẹn mang lại cho người dùng một bộ nguồn giải mã video đa định dạng với hiệu suất cao và mức độ tiêu thụ năng lượng thấp. Được biết các khối nhớ để mã hóa và giải mã video của HD Graphics cũng do Intel tự làm ra chứ không còn xài của Imagination Technologies nữa. Bộ xử lí tín hiệu hình ảnh (ISP) thì được cung cấp bởi Silicon Hive, một công ty mà Intel đã mua lại.

Hiệu năng của Atom Bay Trail so với thế hệ trước

Trích từ bài viết Tìm hiểu về kiến trúc Silvermont:

Về mặt hiệu năng, Intel chỉ mới công bố số liệu từ chiếc tablet tham chiếu của hãng, và kết quả rất ấn tượng. Bạn có thể xem biểu đồ bên dưới để biết thêm chi tiết, trong đó Intel có so sánh cả trường hợp chạy đơn luồng lẫn đa luồng giữa Silvermont (vi kiến trúc dùng trong Atom Bay Trail) và Saltwell (vi kiến trúc của chip Atom Clover Trail, Clover Trail+ hiện nay).



Theo biểu đồ này, chip Silvermont có thể cung cấp hiệu năng tối đa (cột peak-to-peak) cao gấp 2 lần so với Saltwell khi chạy đơn luồng, còn ở đa luồng thì chênh lệch lên đền 2,8 lần. Về hiệu năng khi hai vi kiến trúc chạy ở cùng mức năng lượng (iso-power), Silvermont cao hơn Saltwell 2 đến 2,5 lần. Còn nếu xét cả hai vi kiến trúc khi chúng có cùng hiệu năng (iso-perf), chip Silvermont tiêu thụ điện hơn từ 4,4 đến 4,7 lần so với người tiền nhiệm. Hiệu năng của việc chạy đa luồng của Silvermont cũng vượt trội hơn Saltwell và bạn có thể thấy điều này ở cụm biểu đồ bên phải.



Trong biểu đồ bên trên, Intel có so sánh chip Silvermont với các đối thủ bốn nhân ARM ở mức 1W và kết quả là hiệu năng của Silvermont cao hơn 1,6 lần (tính trung bình) trong khi lượng điện tiêu thụ được giảm đi khoảng 2,4 lần. Slide thuyết trình ngay bên dưới cũng có nội dung giống như thế, tuy nhiên năng lượng tăng thành 1,5W. Nói tóm lại, chúng ta sẽ có những máy tính bảng Atom mạnh hơn và pin lâu hơn hiện nay, nó thậm chí vượt qua một số "đối thủ" (chưa rõ là ai) dùng nhân ARM.




Lời kết

Khi giới thiệu vi kiến trúc Silvermont và SoC Bay Trail, Intel hứa hẹn nó sẽ mang lại hiệu năng tốt hơn bất kì con chip ARM nào trên thị trường. Thực tế như thế nào thì chúng ta cũng còn phải đợi benchmark thực tế và Tinh tế sẽ cho bạn biết khi có máy nào đó sử dụng chip Atom Bay Trail trong tay. Về mặt tiêu thụ năng lượng, vấn đề cực kì quan trọng với máy tính bảng, Atom Bay Trail rất hứa hẹn bởi dưới tải CPU nặng thì công suất tiêu thụ điện của chip cũng chỉ vào khoảng 1W đến 2,5W mà thôi, tốt hơn rất nhiều so với những con chip Atom xài cho tablet trước đây. Nói về phương diện đồ họa, Intel HD Graphics cho sức mạnh ngang bằng với GPU PowerVR SGX 554MP4 trong iPad 4. Nó là một bước tiến dài so với GPU dùng trong Atom Clover Trail trước đây.

Bay Trail là một điểm tựa tốt để Intel bật lên trong bối cảnh hầu hết máy tính bảng trên thị trường vẫn đang sử dụng chip ARM. Kiến trúc Silvermont 22nm mới có khả năng mang lại một tương lai tươi sáng hơn không chỉ cho Bay Trail mà còn cho Merrifield, thế hệ SoC dành cho smartphone sẽ được Intel ra mắt vào năm sau.

Thế nhưng con đường vẫn còn lắm chông gai, bởi Intel cần phải thuyết phục và đưa được SoC Atom Bay Trail của mình vào những sản phẩm thực tế, những chiếc máy tính bảng được bán ra với người tiêu dùng. Hãng còn rất nhiều việc phải làm để tablet Atom có thể vững bước cạnh tranh với tablet ARM, và không chỉ về mặt chip, hãng còn phải khuyến khích các hãng phần cứng cạnh tranh trên những phương diện như thiết kế, phần mềm, phần cứng, chất lượng hoàn thiện, và tất nhiên là cả giá nữa. Chúng ta hãy chờ xem liệu Bay Trail sẽ giúp Intel như thế nào nhé.

Nguồn: Intel, AnandTech