Nói tới iPhone hay iPad thì hầu hết chúng ta chỉ quan tâm là nó chạy CPU Apple Ax, nhưng có một thành phần quan trọng không kém mà ít ai để ý, đó chính là GPU. Khác với PC, hầu hết GPU trên thiết bị di động sẽ được tích hợp trong CPU, từ đó giúp 2 thứ này giao tiếp với nhau nhanh hơn, từ đó chạy mượt hơn. Mới đây, Apple đã phát đi thông báo rằng họ tiếp tục kí thỏa thuận sử dụng GPU PowerVR của Imagination Technologies. Như vậy là GPU PowerVR sẽ tiếp tục xuất hiện trong các máy iOS thêm nhiều năm nữa, và trong bài viết này thì chúng ta sẽ tìm hiểu tại sao Apple lại chọn GPU của IT mà không phải là một hãng nào khác.
Các chuyên gia marketing đã rất thành công khi quảng cáo rằng CPU có nhiều nhân sẽ mạnh hơn, rằng 2 nhân mạnh hơn 1 nhân và đương nhiên thì 4 nhân mạnh hơn 2 nhân. Kèm theo đó, xung nhịp cao hơn cũng đồng nghĩa là nhanh hơn, ví dụ CPU 2 nhân 1,5GHz không thể nào chậm hơn CPU 2 nhân 1GHz. Nhưng câu chuyện lại hoàn toàn khác, bởi ngoài thông số xung nhịp, số nhân ra thì sức mạnh của CPU được quyết định rất nhiều ở kiến trúc, tiến trình và thế hệ sản xuất, ví dụ chip ARM 2 nhân kiến trúc ARMv8 (64 bit) mạnh hơn chip 4 nhân ARMv7 (32 bit) là điều đương nhiên.
Điều này cũng tương tự với GPU. Nếu như CPU di động đang phổ biến ở 2 nhân và 4 nhân, thậm chí là 8 nhân theo công nghệ big.LITTE của ARM, thì GPU đã tiến xa hơn rất nhiều. Chúng ta cần biết là chip Tegra K1 của nVIDIA có GPU tới 192 nhân, số nhân này gấp tới 24 lần số nhân CPU hiện nay. Tương tự đó, mới đây Imagination Technologies, hãng sở hữu GPU PowerVR cũng đã công bố thế hệ GPU di động của họ với 192 nhân, hứa hẹn sức mạnh xử lý đồ họa vượt trội. Để so sánh sức mạnh của GPU này với GPU kia, cách nhanh nhất là so sánh thông số GFLOPs, tức năng lực xử lý của nó.
Hiện tại có khoảng 7 nhà sản xuất GPU cho thiết bị di động "có tiếng tăm" trên thị trường hiện nay, là Qualcomm với Adreno, nVIDIA, Intel, Broadcom, ARM với Mali, Vivante và IT với PowerVR. Với IT, có một cách đơn giản để biết GPU của họ có bao nhiêu nhân, đó là nhìn hậu tố trong tên mã của sản phẩm, ví dụ GPU SGX544MP3 là thế hệ SGX544 và MP3 là có 3 nhân, nếu không có số đi kèm phía sau thì nghiễm nhiên GPU đó chỉ có 1 nhân mà thôi. Hãng này sẽ cung cấp cho các OEM tùy chọn gia giảm số nhân GPU, từ 1 nhân cho đến 16 nhân, tùy theo nhu cầu sử dụng của họ.
Điểm đặc biệt của GPU PowerVR là nó sử dụng cơ chế dựng hình Tile Based Deferred Renderer (TBDR), trong khi các GPU cho di động khác thường hoạt động theo cơ chế Immediate Mode Renderer (IMR). Với cơ chế IMR, GPU sẽ render mọi thông tin mà nó nhận được, điều này làm cho thời gian xử lý sẽ lâu hơn, hao phí tài nguyên hơn. Trong khi đó, với TBDR thì GPU sẽ phân chia khung hình mà nó nhận được thành nhiều ô nhỏ, sau đó GPU chỉ bắt đầu dựng hình khi mà toàn bộ đối tượng đã được truyền dữ liệu tới. Nó sẽ sử dụng thuật toán Hidden Surface Removal (HSR - Bỏ qua bề mặt không thấy được), GPU sẽ chỉ xử lý những đối tượng nào sẽ xuất hiện trong hình ảnh mà chúng ta thấy được, còn những phần nào không thấy hoặc không cần thiết thì sẽ bị loại đi, giúp tiết kiệm thời gian render và tài nguyên phần cứng.
HSR: Thử tưởng tượng là A và B đứng so le nhau. Những phần nào của B bị A che mà C không nhìn thấy sẽ được GPU lược bỏ, không xử lý tới. Nhờ vậy việc dựng hình sẽ nhanh và ít tốn tài nguyên hơn, cuối cùng là ít hao pin hơn.
Như vậy thì chúng ta có thể tạm hiểu là tại sao Apple lại chọn GPU PowerVR cho các thiết bị iOS của mình, vốn có thuật toán xử lý hình ảnh TBDR ưu việt hơn IMR. Vì tiết kiệm pin là yếu tố tiên quyết mà họ quan tâm khi thiết kế phần cứng cho các sản phẩm của mình.
Nói về Imagination, mới đây hãng này đã công bố thế hệ GPU mới là PowerVR GX6650, đời sau của G6430 vốn được dùng trong chip Apple A7 của iPhone 5S, iPad Air, iPad Mini Retina. Theo hãng thì GX6650 có thể hỗ trợ lên tới 192 nhân đồ họa, đồng thời đạt năng lực xử lý 115,2 GFLOPS khi chạy ở xung nhịp 300MHz, một con số rất ấn tượng. Con số này ngang ngửa với GPU của nVIDIA Tegra K1, nhưng GX6650 có chỉ số Pixel/Clock (ROPs - khả năng xử lý pixel/xung nhịp) cao hơn Tegra K1, nghĩa là nó sẽ xử lý video 4K ngon hơn.
Trình tự xử lý của GPU PowerVR GX6650
Là đối tác thân thiết với Imagination Technologies thì sớm muộn gì Apple cũng sẽ sử dụng GPU PowerVR GX6650 cho các máy iOS của mình mà thôi. Nhưng hiện nay đã có tin đồn là hãng này đã bắt đầu cho sản xuất đại trà chip Apple A8, vì vậy chưa biết Táo có kịp đưa GX6650 lên các sản phẩm của mình hay không, chúng ta chỉ còn cách là chờ iPhone 6 mà thôi.
