Trong nhiều thập kỷ qua, kiến trúc x86 của Intel đã ngự trị trong thế giới máy tính, cung cấp sức mạnh cho mọi thiết bị từ những chiếc laptop cơ bản nhất đến những cỗ máy trung tâm dữ liệu mạnh mẽ nhất. Tuy nhiên, một cuộc cách mạng thầm lặng đã diễn ra: Arm. Thực sự bắt đầu bén rễ trong kỷ nguyên điện thoại thông minh, kiến trúc Arm giờ đây đang giành được chỗ đứng quan trọng trong các lĩnh vực máy tính phổ thông mà trước đây được coi là không thể. Đến mức, dường như số phận đã an bài cho sự thống trị của x86.
Có nhiều lý do để tin vào điều này, và việc tưởng tượng một tương lai ít phụ thuộc vào x86 không còn xa vời như chỉ vài năm trước. Sự chuyển đổi mang tính lịch sử của Apple sang kiến trúc Arm với dòng chip Apple Silicon M-series chắc chắn đã khơi mào một xu hướng. Cùng với đó, động thái thúc đẩy mạnh mẽ Windows trên Arm của Microsoft một lần nữa cho thấy hãng này nhận thấy giá trị to lớn của kiến trúc này. Và những thay đổi công nghiệp đó mới chỉ là phần nổi của tảng băng chìm.
Sự Hậu Thuẫn Mạnh Mẽ Từ Ngành Công Nghiệp Là Minh Chứng Cho Vị Thế Của Arm
Hầu hết các “ông lớn” công nghệ đều hướng về Arm (trừ Intel)
Một trong những chỉ số rõ ràng nhất về sự trỗi dậy của Arm là số lượng các nhà sản xuất chip, và cách mà số lượng này đã tăng lên đáng kể trong thập kỷ qua. Trong thế giới x86, chỉ có hai nhà sản xuất lớn là Intel và AMD. Ngược lại, hệ sinh thái Arm tự hào với một cộng đồng đông đảo các nhà thiết kế chip. Một số tên tuổi lớn nhất trong ngành công nghệ đang xây dựng các bộ xử lý dựa trên Arm hiệu suất cao: Apple đã thay thế CPU Intel trong máy Mac bằng chip M-series tự phát triển, Qualcomm đang phát triển dòng chip “X” của riêng mình cho Windows trên Arm, và ngay cả Amazon cũng đã tự xây dựng chip “Graviton” dựa trên Arm cho các dịch vụ đám mây.
Nintendo Switch 2 Mario Kart World
Thực tế, nhìn xa hơn Intel và AMD, hầu hết mọi nhà sản xuất chip lớn đều đang sản xuất một chip dựa trên Arm. Ngay cả Nvidia, công ty gần đây đã mua khoảng 5% cổ phần của Intel và đầu tư 5 tỷ USD vào công ty này với lời hứa sẽ ra mắt SoC x86 với chiplet RTX bên trong, cũng đã và đang xây dựng chip Tegra dựa trên Arm trong một thời gian dài. Đừng quên rằng Nvidia thậm chí đã cố gắng mua lại Arm vài năm trước, và đã sử dụng CPU dựa trên Arm cho các chip “Grace” của mình nhắm vào máy chủ.
Thật đáng nói rằng ngay cả các máy chơi game console cũng phản ánh sự phân chia này. Trong khi Nintendo Switch và Switch 2 đều dựa trên Arm nhờ Nvidia, Nintendo đã sử dụng chip Arm cho các thiết bị cầm tay của mình từ thời Game Boy Advance. Các máy DS, DS Lite và 3DS đều được cung cấp năng lượng bởi Arm, với một số được sản xuất bởi các công ty khác và một số được cấp phép trực tiếp từ Arm. Trong khi đó, PlayStation và Xbox vẫn chạy trên CPU x86 tùy chỉnh, nhưng cách đây không lâu, các máy console và cả máy Mac cũ của Apple đều sử dụng PowerPC.
Mô hình cấp phép của Arm mở ra cơ hội đột phá
Vấn đề với x86 là nó về cơ bản là một “câu lạc bộ đóng”. Ngược lại, mô hình cấp phép của Arm cho phép một số lượng lớn các công ty tham gia và thiết kế chip riêng của họ dựa trên tập lệnh (ISA) của Arm. Động thái của Apple đặc biệt gây sốc, nhưng cũng giống như tiếng chuông báo động cho x86. Có những lưu ý cho điều này: Apple là một trong những người đồng sáng lập Arm và có khả năng có quyền lực đáng kể khi đàm phán các thỏa thuận cấp phép cho sở hữu trí tuệ của Arm, cộng thêm việc họ không còn phải trả tiền cho Intel cho CPU của mình, nhưng còn nhiều điều hơn thế nữa.
Trở lại khi Apple lần đầu tiên công bố ý định chuyển từ PowerPC sang x86 tại WWDC 2005, PowerPC đang ở một vị trí khá kỳ lạ. Ngoài Apple, việc sử dụng nó gần như chỉ giới hạn ở các máy chơi game console đầu đến giữa những năm 2000 và, thú vị thay, các tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity và Perseverance. Tuy nhiên, sự dịch chuyển của Apple là kết quả của một xu hướng công nghiệp chung, vì tất cả các nền tảng máy tính cá nhân khác đều đang sử dụng x86 vào thời điểm đó.
Lần này thì khác: thay vì đi sau thời đại, Apple đã quyết định đi trước. Việc chuyển sang Arm đã mang lại những lợi ích rõ ràng, chẳng hạn như hiệu quả năng lượng, khả năng tản nhiệt và hiệu suất, và ở giai đoạn này, mọi dòng sản phẩm chính của Apple đều có ít nhất một tùy chọn dựa trên Arm trên thị trường. Sau đó, Qualcomm đã mua lại công ty khởi nghiệp Nuvia với giá 1,4 tỷ USD, được thành lập bởi các nhà thiết kế chip từng làm việc cho Apple, và điều này báo hiệu rằng một số tài năng hàng đầu và nhà thiết kế chip hiện đang ở trong không gian Arm, chứ không phải x86.
Cuối cùng, do tình trạng cấp phép của x86, không một công ty nào muốn tự sản xuất silicon của riêng mình có thể sử dụng nó. Thay vào đó, tất cả nỗ lực đều hướng về Arm (hoặc, trong một số trường hợp, RISC-V), và điều đó có nghĩa là sự phát triển chip và điện toán tiên tiến nhất đang diễn ra trên Arm.
Vấn Đề Phần Mềm: Không Còn Là Rào Cản Như Trước
Phần mềm chạy native và lớp dịch thuật ngày càng hoàn thiện
Khi một nhà phát triển biên dịch phần mềm, họ phải xác định một “mục tiêu”. Mục tiêu này là nền tảng mà mã dự kiến sẽ chạy trên đó, vì mã bạn viết chỉ là một bản trừu tượng cho những gì sẽ được biên dịch thành ngôn ngữ assembly được hiểu bởi kiến trúc mà mã của bạn sẽ được thực thi. Các lệnh CPU tồn tại cho Arm không tồn tại cho x86, và ngược lại. Khi Windows trên Arm lần đầu tiên bùng nổ với Windows 10, nhiều ứng dụng phổ biến nhất đơn giản là không chạy native, và quá trình “dịch thuật” (diễn giải các lệnh được xây dựng cho x86 và chuyển đổi chúng ngay lập tức sang lệnh Arm) thì chậm và chỉ hỗ trợ ứng dụng 32-bit.
Snapdragon X Elite QRD-12
Nỗ lực trước đây của Microsoft, Windows RT, thậm chí còn tệ hơn. Được phát hành cùng với Windows 8, nó được thiết kế cho các thiết bị dựa trên Arm và ra mắt cùng với Microsoft Surface RT. Tuy nhiên, nó chỉ có thể chạy các ứng dụng từ Microsoft Store và hoàn toàn không có khả năng dịch thuật. Các ứng dụng thường không được xây dựng cho Arm, vậy thì ý nghĩa là gì?
Cách tiếp cận của Apple đã thành công hơn đáng kể, và mặc dù chắc chắn có yếu tố thời điểm của ngành công nghiệp khi các nỗ lực trước đây của Microsoft đơn giản là quá sớm, Apple cũng đã làm mọi thứ khác đi. Trình dịch Rosetta 2 của Apple đã có sẵn ngay từ ngày đầu tiên cho máy Mac dựa trên M1, được hỗ trợ bởi tăng tốc phần cứng để dịch các lệnh x86 sang Arm, mang lại trải nghiệm hoàn toàn liền mạch. Các ứng dụng nhanh chóng được xây dựng cho Arm, nhưng ngay cả những ứng dụng không được xây dựng cũng thường chạy trơn tru.
Sự tập trung mới của Microsoft vào Windows trên Arm đã đi đúng hướng hơn nhiều, cải thiện đáng kể khả năng dịch thuật và thêm hỗ trợ 64-bit. Các ứng dụng quan trọng như bộ Microsoft Office đầy đủ, Adobe Photoshop và Lightroom, Chrome và Firefox, và nhiều ứng dụng khác hiện đã có các bản phát hành native cho Arm. Ngay cả một số nền tảng trò chơi cũng đang thử nghiệm với nó, và khả năng mô phỏng được cải thiện của Windows trên Arm có thể lấp đầy những khoảng trống ở nhiều nơi. Chắc chắn có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như một số trình điều khiển và phần mềm rất cũ, nhưng những vấn đề này thường được khắc phục hoặc có thể được giải quyết theo cách này hay cách khác.
Một trong những rào cản lớn nhất đối với việc áp dụng Arm là tình huống “con gà quả trứng”, vì các nhà phát triển cần một lý do để xây dựng và duy trì ứng dụng cho Arm khi không có người dùng, nhưng người dùng không có mặt phần lớn là do thiếu phần mềm. Ngay cả khi nói đến trò chơi, một rào cản chính có thể là thiếu hỗ trợ chống gian lận trong các tựa game hàng đầu mà người dùng muốn chơi. Tuy nhiên, thiếu hỗ trợ chống gian lận không phải là một hạn chế cố hữu như với Linux; thay vào đó, nó liên quan đến phần cứng khác biệt đáng kể, vì nhiều giải pháp chống gian lận sẽ hoạt động gần hơn với phần cứng để quét bộ nhớ và theo dõi các quy trình.
Mọi Con Đường Ngành Công Nghiệp Đều Dẫn Đến Arm
Ngay cả AMD cũng có động thái quan tâm
Có cảm giác như mọi ông lớn đều ít nhất đã thử sức với Arm, trong khi một số khác thì hoàn toàn dấn thân vào đó. Động thái lớn của Apple sang Arm là một cú sốc, chứng tỏ kiến trúc này hoàn toàn khả thi như một kiến trúc cấp PC. Trong khi đó, Microsoft đã trở lại với Windows trên Arm và cải thiện nó, nâng cao khả năng tương thích và thậm chí đã ra mắt những chiếc máy tính “Copilot+” đầu tiên của mình với chip Snapdragon X Elite dựa trên Arm của Qualcomm.
Khi nói đến Qualcomm, họ đã đặt cược lớn vào Windows trên Arm. Cả CEO của Qualcomm và Arm đều dự đoán vào năm ngoái rằng lên đến 50% lượng máy tính xuất xưởng có thể dựa trên Arm trong vòng năm năm, đây chắc chắn là một tuyên bố đầy tham vọng nhưng cho thấy sự tự tin. Thêm vào đó, Microsoft đã có một thỏa thuận độc quyền với Qualcomm được cho là đã hết hạn vào năm 2024 về Windows trên Arm.
Quan hệ đối tác gần đây của Nvidia với Intel đã gây ra một chút trở ngại trong vấn đề đó, nhưng nó cũng chứng tỏ rằng các SoC tích hợp, hiệu quả là không thể tránh khỏi ngay cả trong thế giới x86. Nvidia vẫn có thể thiết kế chip Arm của riêng mình, và trong khi tương lai của chip N1X được đồn đại nhắm vào Windows trên Arm có thể đang bị bỏ ngỏ, Nvidia đã và đang xây dựng các cỗ máy cấp máy chủ tập trung vào AI sử dụng CPU Arm kết hợp với công nghệ GPU của mình, và điều đó khó có thể biến mất trong một sớm một chiều.
Tuy nhiên, có một công ty khác đã âm thầm hoạt động trong không gian Arm mà có thể gây bất ngờ, đó là AMD. Mặc dù là nhà sản xuất chip x86 phổ thông duy nhất khác, AMD đã thử sức với Arm đôi lúc. Bộ xử lý Opteron A của họ, dựa trên nhân Arm Cortex-A57, đã được phát hành vào năm 2016, và AMD cũng đã công bố K12 vào năm 2014, mặc dù đã chính thức hủy bỏ nó vào năm 2023. Jim Keller, cựu trưởng nhóm phát triển kiến trúc Zen của AMD và thường được ghi nhận một phần công lao trong việc khôi phục mảng kinh doanh chipset của AMD, đã gọi K12 là “bị hủy bỏ một cách ngớ ngẩn“. Hơn nữa, ông tuyên bố rằng sự khác biệt chính giữa kiến trúc Zen mô-đun và chipset Arm K12 là bộ giải mã, vì hầu hết các yếu tố khác của chip đều giống nhau.
Nvidia Project Digits
Các báo cáo gần đây đã gợi ý rằng Arm đã trở lại trong tầm ngắm của AMD. Mặc dù chúng ta hiện đã cách xa nhiều thế hệ so với công việc của Keller trên kiến trúc Zen, nhưng khẳng định của ông rằng việc chuyển từ x86 sang Arm sẽ khá đơn giản có thể vẫn đúng cho đến ngày nay — ngay cả khi Zen 5 là một kiến trúc được xây dựng lại đáng kể. Hơn nữa, MediaTek đã công khai làm việc với Nvidia trên cả dự án GB10 Grace Blackwell và, theo báo cáo riêng tư, chip N1X đã đề cập trước đó. Nếu Arm là tương lai (và nhiều công ty dường như nghĩ vậy), AMD sẽ không muốn bị bỏ lại trong cuộc đua Windows trên Arm.
Đã có một sự dịch chuyển lớn đang diễn ra trong điện toán trong một thời gian dài, và tốc độ này chỉ tăng nhanh theo thời gian. Nó cũng đã diễn ra trong hơn hai mươi năm. Việc sử dụng Arm trong các thiết bị cầm tay chơi game đến điện thoại thông minh, và sau đó đến laptop và trung tâm dữ liệu đã hợp pháp hóa nó như một nền tảng mà thực tế mọi thứ không sử dụng x86 đều đang sử dụng Arm. Amazon với Graviton, xe Tesla cho hệ thống thông tin giải trí và tự lái, và thậm chí cả tủ lạnh từ LG đều đang sử dụng Arm.
Rõ ràng, tôi không nghĩ x86 sẽ biến mất trong tương lai gần, cũng như nó sẽ không bao giờ thực sự biến mất. Ngay cả ngày nay, bạn vẫn sẽ tìm thấy kiến trúc mainframe hàng thập kỷ của IBM sâu trong phòng máy chủ ở một số công ty. Và trong trường hợp này, x86 đã quá lớn trong một thời gian dài đến mức khó có thể đột nhiên… biến mất.
Intel Lunar Lake E and P cores performance graphs
Arm đã và đang giành được chỗ đứng trong mọi phân khúc, và xu hướng máy tính để bàn tiêu dùng thường không quá lạc hậu so với phần còn lại của ngành. Chúng ta đã thấy phản ứng của Intel và AMD đối với Arm, với những nỗ lực tối đa hóa hiệu quả năng lượng mà, công bằng mà nói, chắc chắn đã có hiệu quả, nhưng vẫn không thể sánh được với thời lượng pin ấn tượng và khả năng tản nhiệt của Apple Silicon dựa trên Arm.
Hiện tại, cạnh tranh đang buộc Intel và AMD phải nâng cao trình độ. Điều đó luôn là một điều tốt cho người tiêu dùng dù thế nào đi nữa, và chúng ta thậm chí có thể thấy nhiều nhân thiết kế tùy chỉnh hơn trong tương lai. Hơn nữa, chúng ta thậm chí còn chưa nói về RISC-V, kiến trúc tập lệnh mã nguồn mở vẫn có thể gây ra mối đe dọa nhưng hiện đang phải chịu đựng sự phân mảnh và thiếu hụt sự chấp nhận. Một thập kỷ tới, chúng ta có thể đang nói về một cuộc chiến kiến trúc ba bên giữa RISC-V, Arm và x86. X86 vẫn có chỗ đứng khi nói đến các tác vụ tính toán phức tạp, nhưng Arm đã mở đường như một giải pháp thay thế khả thi, mạnh mẽ và hiệu quả trong thực tế mọi phân khúc điện toán có thể tưởng tượng được.
Lịch sử công nghệ đã chứng minh, một khi động lực thay đổi, gần như không thể đảo ngược. Và động lực chắc chắn đang nghiêng về phía Arm ngay lúc này.
Kết luận
Kiến trúc Arm đang tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp máy tính, thách thức vị thế thống trị lâu năm của x86. Với sự hậu thuẫn mạnh mẽ từ các tập đoàn công nghệ lớn như Apple, Qualcomm, Amazon và thậm chí là sự quan tâm từ AMD, cùng với những tiến bộ vượt bậc trong khả năng tương thích phần mềm, Arm đang chứng tỏ mình là một lựa chọn không chỉ hiệu quả về năng lượng mà còn mạnh mẽ về hiệu suất. Mặc dù x86 vẫn giữ vai trò quan trọng trong một số lĩnh vực chuyên biệt, nhưng đà phát triển và sự chấp nhận rộng rãi của Arm trong mọi phân khúc, từ thiết bị di động đến trung tâm dữ liệu, cho thấy một sự dịch chuyển không thể đảo ngược trong tương lai của các con chip máy tính. Cuộc cạnh tranh này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đổi mới và lợi ích cho người tiêu dùng.
Bạn nghĩ sao về cuộc chiến kiến trúc này? Liệu Arm có thể hoàn toàn chiếm lĩnh thị trường, hay x86 sẽ tìm được cách thích nghi và tiếp tục giữ vững vị thế? Hãy chia sẻ ý kiến của bạn trong phần bình luận dưới đây!
