Tại sao CPU máy tính không thể được sử dụng trong điện thoại di động?

Hiệu suất của điện thoại di động hiện nay mạnh mẽ hơn từ thế hệ này sang thế hệ khác, phần lớn là do sự nâng cấp liên tục của các bộ vi xử lý CPU bên trong, từ đơn lõi đến đa lõi, tần số thấp đến tần số cao, sau rất nhiều năm phát triển, và thậm chí đã dần chạm đến một số hiệu năng của bộ xử lý máy tính.

Hiệu suất của CPU di động đã có những bước tiến đáng kể trong những năm gần đây

Có một thực tế là CPU máy tính thường tốt hơn CPU điện thoại di động, vậy tại sao không sử dụng CPU máy tính để đưa chúng vào điện thoại di động? sự khác biệt giữa CPU máy tính và CPU điện thoại di động là gì?

Bộ lệnh phức tạp và bộ lệnh đơn giản

Sự khác biệt lớn nhất giữa CPU điện thoại di động và CPU máy tính là sự khác biệt về kiến trúc tập lệnh. Các CPU trên thị trường PC phổ thông đến từ Intel và AMD. Cả hai đều sử dụng kiến trúc tập lệnh X86, trong khi CPU điện thoại di động sử dụng kiến trúc ARM Si, hoặc Qualcomm Snapdragon, dựa trên kiến trúc tập lệnh ARM.

Kiến trúc tập lệnh X86 thuộc về hệ thống tập lệnh phức tạp, còn được gọi là tập lệnh CISC, trong khi kiến trúc ARM thuộc về hệ thống tập lệnh rút gọn, còn được gọi là tập lệnh RISC, đây là sự khác biệt cơ bản giữa CPU điện thoại di động và CPU máy tính.

Kiến trúc khác nhau có nghĩa là cả hai có trọng tâm khác nhau. CPU máy tính dựa trên kiến trúc X86 tập trung vào tần số cao và hiệu suất cao, trong khi CPU điện thoại di động tập trung vào tần số thấp và tiêu thụ điện năng thấp, dựa trên kiến trúc ARM. Do kiến trúc khác nhau, các CPU trong hai lĩnh vực này có các đặc điểm khác nhau, cho nên các bộ vi xử lý CPU trong hai lĩnh vực này sẽ không can thiệp vào nhau.

Kiến trúc ARM đang dần bóp nát thị trường di động

Sự khác biệt về điện năng tiêu thụ và nguồn điện

CPU máy tính dựa trên kiến trúc X86 có tần số chính cao nên có hiệu năng mạnh mẽ, nhưng nó không thể đạt được mức tiêu thụ điện năng cực thấp như CPU điện thoại di động.

Đồng thời, kích thước của CPU máy tính quá lớn không thể vừa với điện thoại di động, dù bạn có nhét vào cũng không thể giải quyết được vấn đề tản nhiệt, trừ khi tiếp tục mở rộng kích thước của điện thoại, điều đó sẽ vô tình biến smartphone thành một chiếc máy tính bảng hiệu năng thấp.

Thực tế, hiệu năng của bộ vi xử lý điện thoại thấp hơn nhiều so với CPU máy tính, ưu điểm là dễ gặp các vấn đề về tản nhiệt, cấp nguồn và thời lượng pin. Hơn nữa, hệ sinh thái giữa vi xử lý máy tính và vi xử lý điện thoại di động hoàn toàn khác nhau, và chúng không thể tương thích với nhau về phần cứng cũng như ứng dụng.

Điều này cũng chứng tỏ tầm quan trọng của kiến trúc đối với một con chip. Kiến trúc ARM không thể vượt quá kiến trúc X86 của máy tính về hiệu suất và kiến trúc X86 của CPU máy tính không thể xâm nhập vào thị trường vi xử lý điện thoại di động công suất thấp.

Sự khác biệt trong Hệ sinh thái

Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt bậc của các thiết bị di động, ngành bán dẫn trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn về cả CPU máy tính và CPU di động. Đáng tiếc, các bộ vi xử lý dòng Atom đã không tiếp nối thành công của X86 trên PC, cho phép ARM vươn lên một cách bất ngờ.

Sự phát triển khó lường của ARM đang bóp nghẹt thị trường di động và việc Intel bỏ lỡ thị phần này trước đó khiến cho các nhà sản xuất không dám đầu tư mạnh tay để xây dựng một hệ sinh thái hoàn chỉnh. Ngoài ra, các hệ sinh thái khác nhau cũng sẽ không tương hỗ lẫn nhau. Giống như bạn không thể mở App (ứng dụng) trực tiếp trong hệ thống Windows mà chỉ có thể sử dụng phần mềm như trình giả lập mô phỏng.

Vì vậy, ngay cả khi có những sản phẩm có hiệu năng ngang ngửa ARM được đưa ra thị trường trong thời gian ngắn cũng khó tạo sóng và sẽ không có phần mềm cơ bản hay phần cứng hỗ trợ sinh thái tương ứng.

Điệp Lưu