Mặc dù chúng ta không tập trung quá nhiều vào những tiểu tiết của SoC nhưng thường thì phần lớn các chi tiết này sẽ đóng vai trò quan trọng trong trải nghiệm của người dùng. Các chi tiết DSP là một trong những tiểu tiết quan trọng đó, nó nắm giữ khá nhiều những ứng dụng thiết yếu như xử lý giọng nói, xử lý âm thanh và xử lý những dữ liệu đầu vào cho ứng dụng của thiết bị.
Hôm qua, 24/08, Qualcomm vừa giới thiệu một số tính năng nổi trội về Hexagon 680 DSP – con chip sẽ nằm cùng chung đế với Snapdragon 820 trên các thiết bị di động. Nếu ai chưa từng biết về DSP (có tên viết đầy đủ là Digital Signal Processor) thì đây là một chi tiết được thiết kế để đáp ứng cả 2 yếu tố: giúp các chức năng phần cứng có nhiệm vụ cố định hoạt động hiệu quả (chẳng hạn như giải mã hình ảnh/video) và giúp CPU hoạt động trơn tru hơn. Để dễ hiểu hơn, DSP có chức năng chuyên môn hoá xử lý 1 tác vụ duy nhất tương tự như card đồ hoạ ở trên máy tính để bàn (GPU). Tuy nhiên, GPU chỉ có thể xử lý duy nhất một tác vụ về đồ hoạ mà thôi và DSP cũng tương tự như vậy. Do đó mà DSP sẽ thay thế cho CPU trong phần lớn những tác vụ được lập trình sẵn. Chẳng hạn như Hexagon DSP được lập trình sẵn để tăng gấp đôi thời gian sử dụng pin khi chơi file MP3 mà không cần dùng đến CPU trên Nexus 5.
Nói chi tiết thêm về DSP mới trên Snapdragon 820, chúng sẽ có 2 nhiệm vụ chính được Qualcomm cải tiến. Thứ nhất sẽ là tiết kiệm thời gian sử dụng pin cho phần lớn các trường hợp sử dụng đến các cảm biến (sử dụng các cảm biến của điện thoại giúp định vị chính xác hơn khi sóng GPS yếu). Thứ hai là mang thêm tính năng mới có tên HVX (Hexagon Vector eXtensions) giúp tăng khả năng xử lý hình ảnh và tiên đoán tác vụ khi kết hợp với Qualcomm Spectra camera ISP. Ví dụ trong môi trường ánh sáng yếu, ISP và DSP sẽ tương thích và cải thiện độ sáng cho hỉnh ảnh và video. Với Hexagon 680 thì Snapdragon 820 sẽ làm nhiệm vụ liên quan với HVX sẽ nhanh hơn gấp nhều lần nhưng chỉ tốn 10% thời lượng pin so với mẫu trước mà thôi.
Chức năng Hexagon Vector eXtensions
Một trong những tính năng nổi trội của Hexagon 680 phải kể đến là Hexagon Vector eXtensions. HVX sẽ đóng vai trò quản lý các tác vụ nặng về xử lý hình ảnh như thực tế ảo, mô phỏng thực tế (ví dụ như dựng chi tiết 3D trên google earth), xử lý hình ảnh/video và tiên đoán nhiều tác vụ khác. Điều này có nghĩa rằng DSP có thể chịu trách nhiệm chuyên môn các tác vụ này, tiêu tốn ít năng lượng hơn thay vì CPU và GPU cần một lớn điện năng để hoàn thành 1 nhiệm vụ tương tự.
HVX extension trên Hexagon có 1024-bit vector dữ liệu thanh ghi và khả năng liên kết với 4 chỉ lệnh trên một đơn vị, nghĩa là sẽ xử lý được 4096 bit trên một chu kì. Các điểm tính toán dấu phẩy động floating-point không cần thiết cũng sẽ bị lược bỏ nhằm giảm kích thước nằm trên đế (die size) và giảm điện năng tiêu thụ. DSP cũng sẽ hỗ trợ các tính năng chuyển màn hình nhanh hơn dựa trên các lớp đã được dựng sẵn, xử lý video 4K nhanh hơn, hỗ trợ chụp liên tiếp brust với camera 20MPx và các tính năng tương tự đã được lập trình sẵn.
Kiến trúc HVX cũng sẽ kèm theo 2 bộ nhớ đệm L1/L2 cache với 4 luồng xử lý nhiều hướng VLIW, mỗi luồng có tốc độ khoảng 500 MHz, tổng cộng bao gồm 2Ghz trên một DSP. 2 luồng xử lý HVX ngữ cảnh cũng sẽ được điều khiển bởi 2 luồng xử lý nhiều hướng, tốc độ mỗi luồng là 500 Mhz.
DSP sẽ tập trung vào xử lý các tác vụ thời gian thực, bao gồm âm thanh, hình ảnh và các công việc đã được sắp xếp theo dòng thời gian. Ngoài ra, nó cũng sẽ tham gia vào sắp xếp các tác vụ trên bộ nhớ L2 cache để tìm thứ tự nhiệm vụ ưu tiên, qua đó cải thiện chất lượng dịch vụ.
Về bộ nhớ, kiến trúc HVX sẽ gồm bộ nhớ L2 lưu trữ các đơn vị vector và cũng đóng vai trò trung chuyển dữ liệu giữa bộ nhớ RAM DDR trước khi chuyển qua bộ nhớ L1 cache để các DSP xử lý.
Cảm biến camera sẽ trực tiếp đưa dữ liệu đến bộ nhớ L2 cache trên DSP và chia sẻ với ISP nhằm mục đích giảm điện năng tiêu thụ khi không phải qua bộ nhớ DRAM như trước đây. Các SMMU (System Memory Management Unit) là hệ thống quản lý bộ nhớ sẽ giúp CPU nhận được dữ liệu duy nhất mà không phải là các bản sao lặp lại khi nhiều DSP xử lý cùng lúc. Bộ nhớ DSP cũng sẽ tham gia vào quá trình cắt giảm các dữ liệu thừa trên CPU cache để CPU không phải làm việc quá nhiều, qua đó cải thiện hiệu suất và thời lượng pin.
Quay trở ngược lại với các nhân Krait ở thế hệ Snapdragon về trước, nếu so sánh với DSP thì rõ ràng Qualcomm đã có một bước đi đáng kể. Nếu như các NEON trên nhân Krait chỉ hỗ trợ một luồng dẫn SIMD 128-bit duy nhất thì Hexagon 680 đã trở thành một cải tiến vượt bậc với 4 luồng 1024-bit SIMD. Hexagon 680 cũng sẽ hỗ trợ tính toán với tốc độ nhanh hơn gấp 3 lần nhờ vào thiết kế đặc biệt trên DSP so với nhân Krait thế hệ cũ trong trường hợp cải thiện các video ở môi trường ánh sáng yếu. 4 luồng xử lý nhiều hướng trên DSP thay cho việc tính toán dấu phẩy động floating point ở nhân Krait cũng sẽ giảm độ trễ vì không dùng DRAM.
Qua các điểm Benchmark bởi Qualcomm chúng ta cũng phần nhiều thấy rằng, nếu như có các phần cứng chuyên môn xử lý thì tốc độ triển khai tác vụ sẽ nhanh hơn đáng kể - tương tự như GPU trên desktop vậy. So với 4 nhân Krait ở mức xung 2.65 GHz thì HVX DSP ở mức xung 725 MHz vượt trội hơn hẳn. Tốc độ xử lý tác vụ nhanh hơn từ 1-3 lần trong khi năng lương tiêu thụ giảm từ 4-18 lần. Chú ý một điểm ở đây là số liệu chỉ tính toán trong phạm vi nhân xử lý chứ như bộ nhớ DDR và SoC mà chưa kể đến các thiết bị nhập liệu như cảm biến, microphone hay camera.
Chức năng Low Power Island
Qualcomm nói rằng tính năng tiết kiệm này sẽ nằm trên một DSP riêng biệt với cách thức xử lý mới sẽ tăng cường hiệu suất năng lượng lên đến 3 lần so với Snapdragon 808 trên cùng nhiệm vụ. DSP này luôn luôn trong trạng thái bật và sẽ hỗ trợ tăng cường tính chính xác cho các cảm biến vị trí GPS nhờ vào việc lấy thông tin của các cảm biến khác như cảm biến đo bước (pedometer) hay cảm biến hướng vector quay. Hiện tại, các thuật toán và nền tảng phần mềm đã được Qualcomm hoàn thành và tương thích sẵn với Android L.
Tại sao mãi đến Snapdragon 820 thì Qualcomm mới quảng bá mạnh Hexagon 680.
Có rất nhiều lý do. Nhưng lý do quan trọng là Qualcomm muốn tạo điểm nhấn so với các hãng khác để các hãng sản xuất và khách hàng có thể thấy sự khác biệt khi lựa chọn chip Qualcomm. Hiện nay, có khá nhiều nhà sản xuất chip nổi lên với nhiều cái tên như NUCLUN của LG, Helio X20 của Meditek, Kirin của Huawei,… Công nghệ này càng phát triển và phổ cập. Nếu như chỉ cải thiện về hiệu năng không thì các hãng này đều có thể làm được chứ không riêng gì Qualcomm. Ngoài ra, nhờ vào tín hiệu này mà chúng ta có thể tiên đoán rằng Qualcomm rất có thể tung ra một con chip cao cấp hơn nữa vào năm sau. Tuy nhiên, liệu nhà sản xuất chip họ ‘rồng’ này có thành công với DSP và ISP không thì vẫn cần những kiểm chứng thực tế vào một khoảng thời gian nữa – khi mà những sản phẩm cao cấp trực tiếp đến tay người dùng.
Nguồn: anandtech
