CHƯƠNG 3 KIẾN TRÚC PHẦN CỨNG
3.1.1. Hệ thống trên chip (System-on-chip)
Khi nói đến bộ vi xử lý bên trong các điện thoại thông minh hiện nay thực chất là đề cập đến hệ thống trên chíp (System-on-chip được viết tắt là SoC). Đây thực tế là thành phần kết hợp của nhiều thứ như bộ vi xử lý (CPU), chíp xử lý đồ họa (GPU), RAM cũng có thể cả ROM, trình điều khiển USB và các công nghệ không dây cùng nhiều thứ khác nữa.
Ý tưởng đằng sau SoC là đưa tất cả những thành phần quan trọng của thiết bị vào một diện tích nhỏ trên thiết bị. Mục tiêu là giảm kích thước vật lý của chúng trên bo mạch và giúp cho thiết bị chay nhanh hơn, tiêu hao điện năng hiệu quả hơn. Ngoài ra, nó còn giúp giảm chi phí lắp ráp sản phẩm
3.1.2. ARM
Trước khi đề cập đến SoC cụ thể, một cái tên không thể không nói đến là ARM. ARM có hai thứ cơ bản là kiến trúc vi xử lý (Microprocesor Architecture) và bộ vi xử lý (Processor Core).
ARM Holdings là công ty có trụ sở ở Anh, thành lập vào năm 1983. Đây là công ty đã phát triển kiến trúc xây dựng vi xử lý ARM được dùng trong các bộ vi xử lý của hãng này.
Hình 3.1: Trụ sở của ARM Holdings ở Cambridge của Anh
Các công ty sản xuất SoC như Nvidia, Texas Intruments (TI) và Samsung mua lõi xử lý do ARM sản xuất và phát triển để đưa vào các chipset tích hợp với GPU, bộ nhớ và nhiều thứ khác của họ
Đó là lý do tại sao SoC của nhiều công ty khác nhau có thể dùng chung một loại vi xử lý, chẳng hạn như cả OMAP3630 của TI và Exynos 3310 của Samsung đều sử dụng vi xử lý lõi đơn ARM Cortex-A8 tốc độ 1GHz. Trong khi hai SoC này lại sử dụng những thành phần đồ họa khác: OMAP3630 dử dụng GPU PowerVR SGX530 còn Exynos 3310 sử dụng GPU PowerVR SGX540.
Kiến trúc ARM là thứ chúng ta không cần phải lo lắng đến khi tìm hiểu về một điện thoại thông minh mới bởi hầu hết bộ vi xử lý ARM mới sử dụng kiến trúc ARMv7.
Hiện nay có hai loại vi xử lý ARM được dùng phổ biến là: ARM Cortex- A8 và ARM Cortex-A9. Cả hai loại này đều sử dụng trên kiến trúc ARMv7. Trong đó ARM Cortex-A8 là vi xử lý lõi đơn, còn Cortex-A9 là vi xử lý nhiều lõi (lên tới 4 lỗi). Ngoài việc có nhiều lõi, A9 có tốc độ xử lý nhanh hơn các vi xử lý A8 trên mỗi đơn vị MHz (2.0 DMIPS/MHz và 2.5 DMIPS/MHz – DMIPS là thước đo tốc độ xử lý).
Bộ vi xử lý ARM Cortex-A8 thường trong các SoC như TI OMAP3 và Samsung SP5C (Hummingbird/Exynos 3xxx). Cortex-A9 xuất hiện trong dòng TI OMAP4, Samsung Exynos 4xxx, Apple A5, Tegra 2 và Tegra 3 của Nvidia.
Cho đến hiện nay chúng ta đã thấy các SoC sử dụng Cortex-A15 MPCore có tốc độ xử lý nhanh hơn 40% so vơi Cortex-A9. Và các vi xử lý ARM sử dụng kiến trúc ARMv8.