Tìm hiểu Chip xử lí đồ họa trên smartphone

Trên smartphone, GPU (chip xử lí đồ họa) và CPU được tích hợp chung trên một hệ thống gọi là SoC.

SoC (system-on-a-chip) là một hệ thống điện tử được xây dựng trên một đế silicon với ý tưởng ban đầu là tích hợp tất cả các thành phần của một hệ thống máy tính lên trên một vi mạch đơn. Nói dễ hiểu hơn là một hệ thống máy tính được thu nhỏ trong một vi mạch, bao gồm, chíp xử lý trung tâm CPU, chip đồ họa GPU, và các trình điều khiển khác.

Chúng ta hay nói GPU – chip đồ họa, vậy nó là gì? Có tác dụng ra sao? Tại sao phải cần đến nó. GPU là viết tắt của Graphics Processing Unit là một bộ vi xử lý chuyên dụng nhận nhiệm vụ tăng tốc, xử lý đồ họa cho bộ vi xử lý trung tâm CPU. GPU được dùng để xử lý các game và ứng dụng 3D. CPU cũng hỗ trợ trong việc tính toán (nhất là với các game 3D) nhưng người thực thi chính là chip đồ họa.

Tìm hiểu Chip xử lí đồ họa trên smartphone - GPU PowerVR

GPU được dùng để xử lý đồ họa các game và ứng dụng 3D

Hầu hết chip đồ họa còn hỗ trợ cả xử lý hình ảnh 2D ở một số chức năng như phóng to thu nhỏ hình ảnh và xử lý đồ họa máy tính (animation). CPU cũng thường xử lý những tác vụ này do đó tùy vào hệ điều hành của thiết bị mà GPU có tham gia vào xử lý hình ảnh 2D hay không.

Bộ vi xử lý đồ họa GPU PowerVR

Công dụng của GPU lệ thuộc vào nhiều yếu tố: kiến trúc của SoC và cả hệ điều hành được sử dụng trên thiết bị. Với việc nhiều hãng sản xuất chip di động khác nhau, đi kèm với đó là nhiều dòng GPU khác nhau được tích hợp trên những con chip đó. Tiêu biểu có thể kể đến GPU PowerVR của hãng Imagination Technologies – hãng sản xuất lớn thứ 2 về chip đồ họa cho di động.

Dòng sản phẩm chip đồ họa của imagination Technologies được sử dụng rất dụng khá nhiều trên các smartphone chạy chip Mediatek, Exynos của Samsung hay trên iPhone, iPad của Apple.

Có rất nhiều dòng GPU PowerVR GPU nhưng các thiết bị hiện nay thường sử dụng các dòng PowerVR SGX 5, 5XT trở lên.

PowerVR SGX540

GPU nổi tiếng nhất của dòng 5 là PowerVR SGX540 được sử dụng trong SoC Exynos tên mã Hummingbird của Samsung (tích hợp bên trong điện thoại Galaxy S) cùng với các dòng OMAP 4 của TI. Nó có hỗ trợ DirectX10 và có khả năng thực hiện 3,6 GFLOPS ở xung nhịp 200 MHz, gấp đôi so với PowerVR SGX530. Không như PowerVR SGX530, PowerVR SGX540 có thể ép xung lên 400 MHz và do đó trên lý thuyết thì GPU này có thể đạt khả năng thực hiện tới 7,2 GFLOPS (“Độ xịn” của GPU phụ thuộc vào tốc độ và khả năng tính toán –GFLOPS, số này càng cao thì GPU càng “xịn”).

PowerVR Series 5XT

Dòng chip xử lý đồ họa PowerVR Series 5XT được ra mắt lần đầu tiên vào tháng 1 năm 2009. Dòng chip đồ này được sản xuất trên quy trình 32, tốc độ xử lý là 7.2 đến 14,4 mỗi nhân

SGX 543

SGX 543 là con chip đồ họa thuộc thế hệ PowerVR Series 5XT có thể có từ 1 đến 16 lõi, số lõi của chip đồ họa được thể hiện bằng kí tự MPx sau tên của chip đồ họa, ví dụ như SGX543MP3 hay SGX543MP4. SGX543 có tốc độ xử lý khá tốt ở mức 7,2 GFLOPS mỗi lõi cùng khả năng hỗ trợ OpenGL 2.1.

SoC Apple A5 sử dụng chip đồ họa SGX543MP2

Dòng sản phẩm khá phổ biến sử dụng chip đồ họa SGX 543 là SoC Apple A5 của iPhone 4s (SGX543MP2) và Apple A5X (SGX543MP4) của iPhone 5.

SGX544

SGX544 là con chip đồ họa có từ 1 đến nhiều nhân, số nhân của chip đồ họa được thể hiện bằng kí tự MPx sau tên của chip đồ họa, ví dụ như SGX544MP3. Khả năng xử lý của SGX544 là tương đương với SGX543 ở tốc độ là 7,2 GFLOPS.

Chip Intel Atom Z2580 sử dụng con chip đồ hòa SGX544MP2

Một số biến thể phổ biến của SGX544 là GPU SGX544 áp dụng trên SoC Apple A6 của iPhone 5 và iPhone 5C, SGX544MP2 được sử dụng trên chip Intel Atom Z2580 (Clover Trail).

Power VR Series 6

Thế hệ tiếp nối của PowerVR Series 5XT là Power VR Series 6. Power VR Series 6 được sản xuất trên quy trình 22nm, hỗ trợ Open GL 3.2 cho khả năng xử lý đạt từ 41.6 GFLOPS đến 250 GFLOPS.

GX6430

Chip đồ họa G6430 thuộc thế hệ chip đồ họa Power VR Series 6là một trong những chip đồ họa mạnh nhất hiện nay với khả năng tính toán 166.4 ở xung nhịp 650 MHz, hỗ trợ Open GL 3.2.

iPhone 5 sử dụng chip xử lý đồ họa GX6430

Sản phẩm chip đồ họa này đã được ứng dụng trên SoC Apple A7 của iPhone 5s, iPad Air, iPad Mini 2, iPad Mini 3.

GX6450

PowerVR GX6450 là GPU mới nhất từ Imagination, đời sau của G6430 trên chip Apple A7. Theo lí thuyết, GX6450 có thể thực hiện 115,2 GFLOPS ở xung nhịp 300 MHz, tăng mạnh so với 76,8 GFLOPS của GX6430.

Bộ đôi iPhone 6 và iPhone 6 plus cùng sử dụng chip đồ họa GX6450

Sản phẩm này đã được áp dụng trên SoC apple A8 trên iPhone 6 và iPhone 6 Plus cho khả năng xử lý đồ họa thực tế khá ấn tượng.

PowerVR GX6650 là GPU mới nhất từ Imagination, đời sau của G6430 trên chip Apple A7. Theo lí thuyết, GX6650 có thể thực hiện 115,2 GFLOPS ở xung nhịp 300 MHz, tăng mạnh so với 76,8 GFLOPS của GX6430. Những con số này đều ngang ngửa với GPU trên NVIDIA Tegra K1 Kepler nhưng GPU của Imagination có tỉ lệ ROPS cao hơn nên có thể xử lí hình ảnh độ phân giải cao (video 4K) tốt hơn. GX6650 hiện được sử dụng trên tablet Apple iPad Air 2.

PowerVR GT7600 là chip GPU tích hợp trên CPU Apple A9, thay vì sử dụng chip đồ họa 4 nhân thì giờ đây nó đã được nâng lên 6 nhân. Tại thời điểm công bố vào tháng 9 năm 2015, GT7600 được xem như GPU mạnh nhất trên các thiết bị smartphone, tablet. Ngoài ra mức điện năng tiêu thụ của GT7600 cũng rất thấp do việc sử dụng các bóng bán dẫn 3D và được sản xuất trên tiến trình 14/16 nm.