Trước năm 2017, AMD khá là mờ nhạt trước Intel, cả về mặt sản phẩm lẫn truyền thông. Nhiều người còn bảo AMD chắc héo luôn ở mảng CPU rồi. Nhưng không, từ năm ngoái đến nay chúng ta nghe nói về AMD rất nhiều, và đặc biệt từ đầu năm 2020 đến nay thì AMD nổi lên với tốc độ cao đến mức có thể khiến cho Intel phải lo lắng. Vì sao lại như thế?
Vi kiến trúc Zen
Chúng ta hãy quay ngược thời gian một chút, về lại năm 2017. Đó là thời điểm AMD ra mắt dòng CPU mới tên là Ryzen dành cho máy tính cá nhân, và dòng CPU EPYC dành cho máy chủ.
Hai dòng chip này dựa trên vi kiến trúc tên là Zen của AMD. Dòng CPU đầu tiên dùng Zen là series Ryzen 1000 hồi tháng 2/2017. Zen cải tiến so với thế hệ trước của AMD ở chỗ họ dồn nhiều nỗ lực để cải thiện instructions-per-cycle/clock (IPC). IPC có thể xem như một chỉ số đo để biết được CPU có thể thực thi các tác vụ tính toán cơ bản của thế giới kĩ thuật số nhanh tới mức nào. IPC của chip AMD ngày xưa thường thua Intel, nhưng giờ thì không còn vậy nữa.
Instruction là gì? Nghe thì có vẻ khá là fancy, kĩ thuật các thứ, nhưng thật ra nó chính là những lệnh rất cơ bản mà một con chip phải làm. Đọc data chứa ở ô này trên RAM, cộng số A và B, nhân số C và D, cho đến việc tính toán độ lớn vector… đều có thể được xem là một instruction. Nhiều người dịch chữ này là “chỉ dẫn”, nhưng mình thích dịch nó là “lệnh” hơn. Và tập hợp các lệnh mà 1 con CPU hỗ trợ thì gọi là Instruction Set. Instruction Set được hỗ trợ bởi đa số chip AMD, Intel là x86 (nghe quen đúng không? 😁), và Instruction Set dùng trên CPU di động là của ARM.
Còn clock là gì? Clock rate, hay gọi tắt là clock hoặc cycle, là tần số của bộ tạo dao động trên CPU (giống như bộ tạo dao động trong đồng hồ của bạn là viên thạch anh vậy). Tần số này được dùng để đồng bộ việc tính toán của các thành phần trên 1 con chip (CPU nhìn vậy thôi chứ có nhiều thành phần nằm trên cùng 1 đế bán dẫn mà). Số lần dao động trong 1 giây chính là Hz (Hertz), và đó cũng là lý do sinh ra khái niệm “Con CPU này có xung nhịp 4,3GHz”, tức là nó có khả năng dao động 4.300.000.000 trong một giây.
Giờ có 2 con chip, cùng chạy ở xung 4GHz, một con chạy được 8 IPC (8 lệnh trong một lần phát xung), con kia chạy được 8,5 IPC, thì chúng ta có thể nói con 8,5 IPC mạnh hơn.
Quay trở lại với AMD, kiến trúc Zen tập trung cải thiện IPC thay vì cố gắng tăng số nhân, tăng số luồng nhưng lại không có khả năng xử lý thông tin hiệu quả, hoặc mất quá nhiều thời gian để lấy dữ liệu từ RAM, từ cache đưa vào xử lý cho mỗi nhân.
AMD còn nỗ lực ở nhiều thứ khác
Ngoài ra, AMD còn cải tiến giai đoạn mà CPU dự đoán xem nó chuẩn bị cần đến data gì để đi lấy cho nhanh. Khi CPU lấy sẵn dữ liệu nó cần và đưa vào cache L1, L2, L3 thì nó đỡ phải đi vào RAM để lấy dữ liệu, tức là thời gian xử lý nhanh hơn. Nghe dự đoán có thể bạn sẽ liên tưởng tới trí tuệ nhân tạo này kia, nhưng thật ra thì không phải đâu. Các kĩ thuật này đã dùng trên CPU từ mấy chục năm nay rồi.
Tới năm 2018, AMD ra mắt kiến trúc Zen+, có thể xem là thế hệ thứ hai. Lúc đấy dòng Ryzen tương ứng sẽ có mã Ryzen 2000 dành cho PC bình thường và Ryzen Threadripper 2000 cho các máy đòi hỏi cấu hình cao.
Quảng cáo
Năm 2019, AMD ra mắt Zen 2, thực ra là thế hệ thứ 3 rồi. Đây là lúc nhiều hãng sản xuất máy tính bắt đầu tích hợp trở lại chip AMD lên các sản phẩm của mình sau một thời gian chơi với Intel và lạnh nhạt với AMD. HP, Asus, Dell, thậm chí cả Microsoft cũng đem CPU AMD lên các máy cao cấp của mình, động thái đã lâu rồi mới thấy lại.
2 tháng trước, AMD vừa ra mắt dòng chip Ryzen 4000 dành cho laptop. Ryzen Mobile 4000 series với những con chip có đến 8 nhân cả dòng H hiệu năng cao lẫn U tiết kiệm điện. Sự cải tiến về kiến trúc Zen 2 cùng với tiến trình 7nm tiên tiến mang lại cho thế hệ vi xử lý di động này nhiều lợi thế, từ đó giúp AMD có thể cạnh tranh sòng phẳng hơn với đối thủ Intel. Chưa hết, AMD còn trang bị cảm biến để kiểm soát nhiệt độ cho CPU nữa. Lần này AMD rất tự tin.
Chung quy là chip Ryzen có gì hot???
Mà nãy giờ toàn nói về vi kiến trúc không à, thế tóm gọn lại là tại sao chip AMD hot? Những con chip Ryzen 3000 cho thấy sức mạnh rất đáng khen. Ví dụ, con Ryzen 9 3900X có hiệu năng rất xuất sắc cho mức giá 13 triệu, áp đảo Core i9-9900K của Intel (có chèn link đấy, anh em vào đọc kĩ hơn nhé). Các dòng chip Ryzen 3000 dành cho máy tính cũng được khen ngợi vì hiệu năng tốt, mức độ tiêu thụ điện thấp.
Quảng cáo
Mới đây AMD còn nói về công nghệ SmartShift, tận dụng machine learning để điều chỉnh hiệu năng. CPU và GPU trong các máy hỗ trợ SmartShift tuy nằm riêng nhưng chúng chia sẻ chung miếng tản nhiệt, và đặc biệt là được “ghép đôi” với nhau để hoạt động giống nhau cách mà GPU tích hợp trong CPU vận hành. AMD có chia sẻ hướng dẫn tích hợp cho các hãng laptop để biến điều đó thành hiện thực. Anh em có thể đọc thêm ở bài: AMD SmartShift là gì?
Trong khi đó, Intel vẫn đang gặp khó khăn trong việc di chuyển xuống một quy trình sản xuất nhỏ hơn. Họ vẫn còn kẹt lại với dây chuyền 14nm của mình, trong khi AMD Ryzen 3000 đã được làm trên dây chuyền 7nm của TSMC rồi. Điều này tạo đà để AMD vươn lên về hiệu năng và khả năng tiêu thụ điện. Tính đến Q4/2019, thị phần CPU desktop của AMD đã chiếm 18,3%, gần gấp đôi so với 3 năm trước đó.
Nói chút về dòng EPYC, nó dành cho server và sau nhiều năm, cuối cùng thì AMD cũng có thứ có thể cạnh tranh được với dòng Xeon về mặt hiệu năng. Ngày càng có nhiều nhà cung cấp cloud server, ví dụ như Amazon Web Services (AWS), cung cấp tùy chọn server chạy EPYC. Đến Q4 năm 2019, AMD đang có 4,5% thị phần CPU dành cho máy chủ, hồi 2017 họ chỉ có 0,8% mà thôi.
