So sánh điện thoại thông minh và máy tính để bàn: Tại sao điện thoại lại chậm hơn máy tính?

Điện thoại thông minh bỏ túi mạnh mẽ hơn một số lượng lớn các siêu máy tính hiện nay đã ngừng hoạt động và một số máy tính hiện đại. Một sự thật khác là "điện thoại di động của bạn có mạnh mẽ hơn cả máy tính của NASA vào năm 1969 khi nó đặt hai phi hành gia lên mặt trăng".

Tuy nhiên, các bộ vi xử lý thông minh hiện đại của điện thoại thông minh vẫn còn tụt hậu so với quá trình xử lý mạnh mẽ có sẵn trong máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn. Nhưng nó có cùng một công nghệ? Hãy xem bài viết sau đây nhé.

• Những bộ vi xử lý đáng chú ý từ trước đến nay

Điện thoại so với máy tính để bàn

Bộ vi xử lý di động sử dụng cùng một thuật ngữ giống như các máy tính để bàn nhưng chúng khác nhau. Trên thực tế, bộ xử lý có hai loại: loại dành cho điện thoại di động và loại dành cho máy tính để bàn. Ngoài ra, thẻ "mobile" (di động) có thể khiến nhiều người hiểu nhầm là nó bao gồm nhiều thiết bị như điện thoại thông minh, laptop, thiết bị Internet of things (IoT) và nhiều thiết bị khác nữa.

Hơn nữa, các nhà sản xuất chip lớn trên thị trường máy tính để bàn như Intel và AMD đã không để tâm nhiều đến thị trường vi xử lý cho điện thoại thông minh. Cả hai nhà sản xuất đều bán các bộ phận điện thoại thông minh, quyết định cạnh tranh với Qualcomm, Apple, Samsung và các nhà sản xuất chip điện thoại di động khác.

Điều đó nói rằng, CPU Intel Atom cung cấp một số các mô hình ASUS Zenfone tiện dụng và có tin đồn rằng họ có thể tái gia nhập thị trường trong thời gian sắp tới với thế hệ điện thoại di động 5G.

• Tìm hiểu về mạng 5G, nền tảng di động tương lai

Sự khác nhau giữa bộ vi xử lý di động và máy tính để bàn

Có một vài điểm khác biệt chính giữa bộ xử lý điện thoại thông minh và bộ vi xử lý dành cho máy tính để bàn.

• Kiến trúc CPU: Hệ thống trên một vi mạch
• Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture): ARM so với x86
• Điện và nhiệt

1. Kiến trúc CPU: Hệ thống trên một vi mạch

Khi nói về một CPU máy tính để bàn, chúng ta luôn đề cập đến phần cứng cụ thể đó. Một CPU máy tính để bàn là bộ não của máy tính. Khi nói về một CPU điện thoại thông minh, thuật ngữ "bộ vi xử lý" gần gũi hơn với kiến trúc trên một vi mạch (SoC). Vì vậy, chúng khác nhau như thế nào?

• Tìm hiểu về cách làm việc của CPU
• Tất cả những gì bạn cần biết về vi xử lý di động

SoC là một chip đơn có cùng kích thước như một CPU máy tính để bàn, nó cũng chứa một GPU (một bộ xử lý đồ hoạ, một thành phần máy tính riêng biệt khác), các radio, cảm biến, các lớp bảo mật và các tính năng của thiết bị. Các nhà sản xuất gói tất cả các phụ kiện này vào một chip duy nhất. Hình dưới là hình ảnh cho thấy khả năng của Exynos 8895 SoC của Samsung Galaxy S8.

2. Kiến trúc tập lệnh: ARM so với x86

Khía cạnh kiến trúc CPU thứ hai cần xem xét là thiết kế CPU tổng thể. Intel cấp phép thiết kế CPU x86 cho AMD và VIA Technologies. Thiết kế của Intel thống trị thị trường bộ vi xử lý trên máy tính để bàn, CPU x86 được thiết kế cho công suất tính toán cao cấp, có thể thực hiện hàng triệu lệnh. Và bởi vì máy tính để bàn lấy điện năng trực tiếp từ ổ cắm, nên CPU mạnh mẽ hơn.

Điện thoại thông minh thì khác, ARM thiết kế và cấp phép phần lớn bộ xử lý điện thoại thông minh cho các nhà sản xuất như Qualcomm, Apple, v.v… Nhưng sự khác biệt chính là thiết kế bộ vi xử lý ARM dành cho điện thoại thông minh ưu tiên cả hiệu năng và tuổi thọ pin, còn CPU máy tính để bàn thường chú trọng đến hiệu suất. Đây là lý do tại sao.

• Các CPU SoC của ARM sử dụng kiến trúc RISC (viết tắt của Reduced Instruction Set Computing). Kiến trúc RISC nhỏ hơn, đòi hỏi ít năng lượng hơn để xử lý và hoàn thành nhanh chóng, giải phóng tài nguyên hệ thống hoặc cho phép thiết bị "nhàn rỗi" để tiết kiệm pin.
• Các bộ xử lý Intel x86 sử dụng kiến trúc CISC (viết tắt của Complex Instruction Set Computing). Kiến trúc CISC phức tạp hơn rất nhiều, cộng thêm các chuỗi có chứa nhiều tập lệnh.

Ngoài ra, tất cả các CPU hiện đại đều sử dụng vi code. Vi code là loại code CPU nội bộ nói cho CPU biết hành động nào cần thực hiện, phá vỡ các hoạt động thành các lệnh. Nhưng vi code cũng hoạt động khác trên các CPU RISC. Bởi vì các lệnh RISC tương đối nhỏ, nên chia nhỏ chúng thành các hoạt động vi code nhỏ hơn sẽ diễn ra nhanh hơn.

3. Điện và nhiệt

Khi tiếp thị CPU, người ta thường bảo bạn xem xét số lõi và tốc độ xung nhịp của bộ xử lý. Tuy nhiên, các giá trị bộ vi xử lý smartphone khác nhau vì chúng không tương quan với các phép đo CPU máy tính để bàn và thường dẫn đến hiểu nhầm vì điều này. Các giá trị số không minh hoạ cho một khía cạnh quan trọng khác của các CPU điện thoại thông minh: phát điện so với sự tản nhiệt.

Khi bộ xử lý chạy, nó tạo ra rất nhiều nhiệt. Một CPU máy tính để bàn tản nhiệt bằng cách sử dụng quạt hoặc bộ tản nhiệt; CPU điện thoại thông minh không có quạt và bộ tản nhiệt. Ngoài ra, các CPU điện thoại thông minh được đóng gói vào một không gian hạn chế nên càng trở nên nóng hơn.

• Thiết bị Android của bạn quá nóng, đây là cách khắc phục

Các nhà sản xuất CPU điện thoại thông minh biết điều này, nên họ giới hạn tốc độ tổng thể mà bộ xử lý có thể chạy. Một CPU máy tính để bàn có thể quảng cáo với tốc độ chạy ổn định, trong khi đó một chiếc điện thoại thông minh được quảng cá với khả năng tối đa lý thuyết.

Lấy ví dụ, CPU Intel i7 trung bình tạo ra khoảng 65 watt nhiệt; một CPU SoC dựa trên ARM chỉ tạo ra khoảng 3W, ít hơn khoảng 22 lần so với chip Intel. Các chip Intel Atom mới nhất (được thiết kế cho các thiết bị di động và điện thoại thông minh) có lượng tản nhiệt tốt hơn nhiều.

Về lý thuyết, ARM có thể phát triển các CPU SoC cho điện thoại thông minh, tăng tốc độ xung nhịp nhưng điện thoại thông minh sẽ bị nóng lên, pin hao nhanh và dừng hoạt động.

Trong một số trường hợp, điện thoại thông minh đang thay thế các giải pháp máy tính để bàn và máy tính xách tay. Các thiết bị cầm tay gần đây dễ dàng thực hiện được nhiều nhiệm vụ, chạy nhiều ứng dụng cùng một lúc. Ngoài ra, bạn có thể tìm các ứng dụng tương đương với máy tính trên điện thoại Android và iOS một cách dễ dàng. Có rất nhiều ứng dụng trên máy tính để bàn cũng có trên di động như Microsoft Word.

Continuum được giới thiệu trong Windows 10, cho phép bạn kết nối điện thoại thông minh với màn hình máy tính. Tương tự, DeX Docking Station của Samsung kết nối với màn hình và chiếu màn hình điện thoại thông minh lên đó.

Máy tính để bàn nên duy trì sự thống trị của nó bởi vì điện thoại thông minh bị giới hạn về khả năng và công suất pin. Thật khó tưởng tượng một thời điểm khi điện thoại thông minh mạnh hơn CPU máy tính để bàn mới nhất. Điều quan trọng cần nhớ là các điện thoại thông minh và máy tính để bàn có những mục đích khác nhau nên chúng không thể thay thế cho nhau được. Đo lường chúng một cách chính xác không phải lúc nào cũng đúng vì sự khác biệt lớn trong mục đích sử dụng cũng như thị trường điện thoại thông minh đang chuyển đổi liên tục.

Xem thêm:

• So sánh giữa Laptop, Netbook và Smartphone
• Máy tính bảng và laptop, lựa chọn nào phù hợp với bạn?
• 10 lý do máy tính để bàn còn "sống" khỏe