Làm thế nào mà công ty Arm, một công ty chuyên sản xuất chip, có thể kinh doanh mà không sản xuất chip?
Arm Holdings, Ltd. không sản xuất chip của riêng mình và không sở hữu bất kỳ cơ sở sản xuất nào. Thay vào đó, công ty này cho phép những công ty khác sử dụng các mô hình kiến trúc của Arm để xây dựng hệ thống sử dụng các nhân Arm làm trung tâm xử lý chính. Các đối tác này có thể tự thiết kế và sản xuất các hệ thống xung quanh nhân Arm, hoặc làm việc với bên thứ ba để sản xuất các hệ thống dựa trên thiết kế của Arm. Công ty Arm đã hoàn thành phần khó nhất cho khách hàng của mình bằng cách xây dựng các mô hình đã thiết kế.
Các đối tác của Arm được cung cấp cơ hội để thiết kế và sản xuất các hệ thống xung quanh các vi xử lý này và bán các phiên bản của nó trên thị trường thương mại. Nhiều smartphone và máy tính bảng của Samsung và Apple, cũng như hầu hết các thiết bị của Qualcomm sử dụng công nghệ của Arm. Một loạt máy chủ mới sử dụng chip dựa trên Arm (SoC) đã tiến xa trong việc cạnh tranh với x86, đặc biệt là với các mẫu tiêu thụ ít năng lượng hoặc đặc biệt. Mỗi thiết bị sử dụng vi xử lý Arm đều có hệ thống duy nhất của riêng nó, giống như vi xử lý di động Snapdragon 845 đa phần được mô tả ở trên.
(Trong tháng 7 năm 2020, Qualcomm đã công bố nền tảng di động 5G mới của mình là 865 Plus. Vào tháng 1 năm 2021, nhà sản xuất chip này đã công bố nền tảng di động 888 5G sẽ là bộ vi xử lý cho các dòng điện thoại Samsung Galaxy S21, S21 + và S21 Ultra.)
Có thể nói rằng mô hình kinh doanh của Arm, cũng như mối quan hệ của công ty này với sở hữu trí tuệ của mình, được mô tả tốt nhất trong một báo cáo năm 2002 của Ủy ban Chứng khoán và Giao dịch Mỹ:
Chúng tôi rất cẩn thận để xác định và duy trì tính toàn vẹn độc quyền của sản phẩm của mình. Chúng tôi tập trung vào việc thiết kế và triển khai sản phẩm của chúng tôi theo một cách “phòng sạch”, mà không sử dụng tài sản trí tuệ thuộc về bên thứ ba nào khác, trừ khi theo các quy trình được quy định và quyền cấp phép rõ ràng. Trong trường hợp chúng tôi phát hiện ra rằng một bên thứ ba có bảo vệ trí tuệ đối với một sản phẩm mà chúng tôi quan tâm đến phát triển, chúng tôi sẽ tiến hành các biện pháp để mua giấy phép sử dụng công nghệ đó hoặc tìm cách xử lý công nghệ đó trong việc phát triển giải pháp của chúng tôi để tránh vi phạm quyền sở hữu trí tuệ của công ty khác đó. Mặc dù chúng tôi đã nỗ lực như vậy, các bên thứ ba có thể đưa ra yêu sách chúng tôi đã vi phạm quyền sở hữu trí tuệ của họ, chúng tôi sẽ bảo vệ.
Tại sao vi xử lý x86 được bán và vi xử lý Arm được cấp phép?
Nhà sản xuất máy tính hoặc máy chủ dựa trên vi xử lý Intel hoặc AMD không tự thiết kế, và không sở hữu bất kỳ phần nào của tài sản trí tuệ của CPU. Nó cũng không thể sao chép tài sản trí tuệ x86 cho mục đích riêng của nó. “Intel Inside” là niêm phong chứng nhận cho phép nhà sản xuất thiết bị xây dựng một máy tính xung quanh bộ vi xử lý của Intel. Một thiết bị dựa trên Arm có thể được thiết kế để gắn kết bộ vi xử lý, có thể thậm chí là điều chỉnh kiến trúc và chức năng của nó. Điều này làm cho một vi xử lý Arm không phải là bộ vi xử lý trung tâm (CPU), mà thay vào đó được gọi là một hệ thống trên một con chip (SoC). Nhiều chức năng của thiết bị có thể được sản xuất trên con chip chính nó, chứ không phải xây dựng xung quanh chip trong các bộ xử lý, bộ gia tốc hoặc bổ sung riêng lẻ.
Một vi xử lý Arm, như một trong số các loạt Cortex, là một hệ thống khác biệt so với các vi xử lý Intel Xeon hoặc AMD Epyc. Vi xử lý Arm mang ý nghĩa khác nhau, trong việc dựa trên vi xử lý Arm để xây dựng các thiết bị ban đầu. Điều quan trọng nhất từ quan điểm của nhà sản xuất, nó đồng nghĩa với một chuỗi cung ứng khác biệt và hi vọng có thể quản lý không gian cung ứng của họ tốt hơn. Vì Arm không quan tâm đến việc tiếp thị cho người dùng cuối, bạn không thường nghe nhiều về “Arm Inside”.
Quan trọng nhất, tuy nhiên, là vi xử lý Arm không nhất thiết phải là một bộ xử lý trung tâm. Tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống, nó có thể là trái tim của một bộ điều khiển thiết bị, một vi xử lý nhúng (MCU) hoặc một thành phần phụ khác trong một hệ thống.
Mối quan hệ giữa Arm và Apple là gì?
“Apple Silicon” là thuật ngữ mà Apple hiện đang sử dụng để mô tả quá trình sản xuất bộ vi xử lý của riêng họ, bắt đầu từ tháng 6 năm 2020 với thông báo của Apple về việc thay thế dòng vi xử lý x86 của Mac bằng dòng vi xử lý mới gọi là A12Z, có tên mã là “Bionic”, do Apple sử dụng giấy phép các thiết kế 64-bit từ Arm Holdings, Ltd. Trong trường hợp này, Arm không phải là người thiết kế, mà chỉ là nhà sản xuất của xử lý hướng dẫn xung quanh mà Apple sử dụng để tạo ra thiết kế ban đầu của mình. Vào tháng 12 năm 2020, Apple đã chọn TSMC đặt hàng sản xuất A12Z cho họ.
Để giúp MacOS 11 tiếp tục chạy phần mềm được biên dịch cho vi xử lý Intel, dưới dạng một SoC Arm, hệ điều hành mới sẽ chạy một trình dịch thuật lời chỉ thời gian thực được gọi là Rosetta 2. Thay vì chạy một hình ảnh MacOS cũ trong máy ảo, hệ điều hành mới sẽ chạy một trình dịch mã máy x86 thời gian thực chuyển đổi mã x86 thành mã nhị phân Universal 2 – một mã cấp trung gian vẫn có thể chạy trên các máy Mac Intel cũ – ngay tức thì. Mã đó sẽ chạy trong cái mà nguồn tin bên ngoài Apple gọi là “máy giả lập”, mặc dù nó thực sự không phải là một máy giả lập vì nó không mô phỏng việc thực thi mã trong một máy vật lý thực sự (không có chip “Universal 2”).
Kết quả đầu tiên của các bài kiểm tra hiệu suất độc lập so sánh một máy tính bảng iPad Pro sử dụng chip A12Z được dự định cho Macs dựa trên Arm đầu tiên, so với các mẫu Surface của Microsoft, có vẻ khá hứa hẹn. Kết quả Geekbench tính đến thời điểm viết bài này cho thấy máy tính bảng được trang bị Bionic đạt điểm xử lý đa nhân là 4669 (điểm số cao hơn là tốt hơn), so với 2966 của Surface Pro X dùng chip Pentium và 3033 của Surface Pro 6 dùng chip Core i5.
Việc Apple có thể sản xuất chính mình SoC cho Mac, giống như họ đã làm cho iPhone và iPad, có thể tiết kiệm cho công ty này lên đến 60% chi phí sản xuất theo ước tính của riêng Apple. Tất nhiên, Apple thường giữ kín cách họ đưa ra ước tính đó và thời gian mà việc tiết kiệm đó sẽ được thực hiện.
Mối quan hệ giữa Apple và Arm Holdings đã tồn tại từ năm 1990, khi Apple Computer UK trở thành cổ đông sáng lập của Arm Holdings, Ltd. Các công ty đồng sở hữu khác vào thời điểm đó bao gồm Ban đầu của Arm, Acorn Computers Ltd. (chi tiết về Acorn sẽ được đề cập sau) và công ty chế tạo bán dẫn tùy chỉnh VLSI Technology (được đặt theo quy trình chế tạo bán dẫn phổ biến gọi là “tích hợp tỷ lệ lớn rất”). Hiện nay, Arm Holdings là một công ty con thuộc sở hữu hoàn toàn của SoftBank, công ty mẹ đã công bố ý định mua lại công ty cấp phép vào tháng 7 năm 2016. Vào thời điểm đó, thỏa thuận mua lại là thỏa thuận lớn nhất cho một công ty công nghệ có trụ sở tại châu Âu.
Vai trò của Nvidia trong việc quản lý Arm như một phân hệ công ty?
Vào ngày 13 tháng 9 năm 2020, Nvidia đã thông báo giao dịch mua lại công ty Arm Holdings, Ltd. từ công ty mẹ Softbank Group Corp., với giá trị trao đổi tiền mặt và cổ phiếu là 40 tỷ USD. Giao dịch đang chờ xem xét từ các cơ quan quản lý nước ngoài Liên minh châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Trung Quốc, trong các quy trình riêng biệt có thể kết thúc vào năm 2022.
Trong một cuộc họp báo tiếp sau thông báo, Giám đốc điều hành Nvidia Jensen Huang cho biết ý định của ông là duy trì mô hình kinh doanh hiện tại của Arm, mà không ảnh hưởng đến tỷ lệ pha trộn hiện tại của các đối tác. Tuy nhiên, Huang cũng cho biết ý định của mình là “thêm” quyền truy cập vào công nghệ GPU của Nvidia vào danh mục IP của Arm được cung cấp cho đối tác, cho phép Arm cấp phép sử dụng các thiết kế của Nvidia. Quyền truy cập vào thiết kế GPU sẽ đem đến lợi ích nào cho các đối tác ngoại trừ cơ hội cạnh tranh với Nvidia vẫn chưa rõ.
Các mô hình Arm được tạo ra với ý định được phối hợp lẫn lộn trong các cấu hình khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu độc đáo của đối tác của Arm. Chương trình Arm Foundry là một sự đối tác giữa Arm Holdings và các nhà sản xuất bán dẫn, chẳng hạn như TSMC đặt tại Đài Loan và Intel đặt tại Hoa Kỳ, cung cấp cho người nhận giấy phép nhiều tùy chọn để sản xuất hệ thống kết hợp công nghệ Arm. (Trước khi từng được xem xét để bán vào tháng 9 năm 2020, các người mua đề cập đến TSMC và Samsung.) So sánh với đó, Nvidia sản xuất các thiết kế GPU độc quyền, với ý định chỉ sản xuất độc quyền tại một nhà máy bán dẫn mà họ chọn – ban đầu là IBM, sau đó chủ yếu là TSMC, và gần đây nhất là Samsung. Các thiết kế của Nvidia được thiết kế đặc biệt cho các nhà máy bán dẫn này – ví dụ, để tận dụng quy trình trình chiếu lithography Ultraviolet (EUV) của Samsung.
Giá trị của kiến trúc vi xử lý Arm là gì?
Cho đến ngày 30 tháng 3 năm 2021, sẽ chính thức có chín thế hệ kiến trúc vi xử lý Arm kể từ khi công ty được thành lập. Khi một công ty sản xuất riêng mình các vi xử lý hoặc cấp phép độc quyền cho các nhà máy khác sản xuất và thương mại hóa với tên thương hiệu riêng, thiết kế thông thường dựa trên một phiên bản tham khảo có thể thay đổi dễ dàng để phù hợp với tham số hiệu suất. Ví dụ, bộ nhớ cache tĩnh trên chip có thể được thêm hoặc loại bỏ, các nhân có thể được sử dụng nhưng chỉ được bao gồm trong các mô hình cao cấp, và băng thông bộ nhớ có thể bị giới hạn nhân tạo cho các bộ xử lý phân loại kinh phí.
Trong trường hợp của Arm, kiến trúc của nó giống như một bộ sưu tập các chức năng. Mỗi lớp của nhân bộ xử lý đem lại cả chức năng cơ bản và chuyên môn cho bàn. Mỗi đối tác, hoặc “đối tác”, xây dựng thiết kế xung quanh loạt nhân cung cấp các chức năng mà họ cần. Thiết kế của đối tác sau đó được chứng nhận bởi Arm là tuân thủ các nguyên tắc hướng dẫn của nó, tuân thủ các nguyên tắc bảo mật của các Kĩ sư Arm và ý định thiết kế ban đầu, và có khả năng chạy được phần mềm được sản xuất cho thế hệ thiết kế của bộ xử lý đó. Không có sự chuyên môn được giới thiệu bởi đối tác nào đó sẽ làm cho bộ xử lý không thể chạy được phần mềm mà Arm đã chứng nhận là có thể chạy trên lớp nhân định sẵn của nó.
Sau khi được chứng nhận, Arm cấp phép cho đối tác của mình sản xuất thiết kế của mình kèm theo tài sản trí tuệ của Arm, thông qua các nhà máy sản xuất của riêng mình hoặc, thường xuyên hơn, thông qua việc phân phối sản xuất tới nhà máy bán dẫn thương mại như Foxconn hoặc TSMC.
Kế hoạch của Arm cho thế hệ kiến trúc mới nhất của mình là gì?
Nền tảng các thiết kế vi xử lý mới hiện được gọi là Armv9 (arm · vee · nine) giới thiệu một khái niệm quen thuộc đối với kiến trúc phần mềm, nhưng có lẽ xa lạ đối với kỹ sư phần cứng: xử lý cách ly. Mục tiêu của Realms là làm cho loại tấn công phổ biến nhất trên các kiến trúc x86, trở thành thưc tế không thể được trên Armv9: tràn ngăn xếp. Chiến thuật cho một cuộc tấn công như vậy là sử dụng các hướng dẫn bình thường để kích hoạt một điều kiện lỗi, sau đó trong quá trình bộ xử lý đang dọn dẹp, ép các byte đã được gửi dưới dạng dữ liệu, được thực thi như là mã code đặc quyền trong khi bộ xử lý không thể kiểm tra đặc quyền. Về lý thuyết, chỉ cần một luồng chạy trong một realm Armv9 riêng biệt, nó không thể kích hoạt bất kỳ thanh ghi nào liên quan đến hệ thống, hoặc bất kỳ hypervisor hỗ trợ máy ảo nào, ngay cả khi nó kích hoạt một điều kiện lỗi cho riêng nó.
“Theo ví dụ, một ứng dụng chia sẻ xe của tài xế tải xuống từ một cửa hàng ứng dụng tiêu chuẩn và được cài đặt trên một thiết bị cá nhân,” giải thích Richard Grisenthwaite, kiến trúc sư trưởng của Arm, “có thể tạo ra một vùng riêng để giữ và làm việc với các thông tin quan trọng, cách biệt với hệ điều hành và hypervisor. Điều này đảm bảo bảo vệ dữ liệu của nhà tuyển dụng, ngay cả khi hệ điều hành điện thoại của điện thoại bị xâm nhập. Bằng cách ngăn chặn việc đánh cắp thuật toán và dữ liệu thương mại có giá trị và đảm bảo rằng các điều khiển giám sát cần thiết cho nhiệm vụ quan trọng của nhà tuyển dụng không bị mạo hiểm, không cần thiết phải cung cấp các thiết bị đặc biệt của doanh nghiệp cho tài xế hoặc người giao hàng.”
Nói cách khác, nếu Realms thành công, sự cách ly cho các ứng dụng mà nhà tuyển dụng tìm kiếm khi mua các điện thoại riêng biệt có thể được thay thế bằng một chiếc điện thoại thông minh duy nhất mà vi xử lý của nó hoạt động như một hai (hoặc nhiều hơn) thành phần cách ly.
Realms là một phần của sự cố gắng toàn công ty của Arm để thực hiện Kiến trúc Tính toán Bảo mật, được gọi là Confidential Compute Architecture. Tuy nhiên, Realms có thể tạo ra lợi thế trên thị trường cho các thiết bị đầu cuối sử dụng vi xử lý Arm so với các đối thủ. Trong khi những người khác có thể tiếp tục thúc đẩy sự dẫn đầu về tốc độ và hiệu suất, Arm có thể cung cấp cho khách hàng có nhận thức về an ninh một lựa chọn thay thế mà họ có thể sẵn lòng hy sinh một số lợi ích về hiệu suất để đổi lấy.
Tại sao vi xử lý Arm khác biệt với CPU x86/x64?
Một máy tính hoặc máy chủ dựa trên vi xử lý x86 được xây dựng theo một tập hợp các thông số kỹ thuật chung về hiệu suất và khả năng tương thích. Máy tính x86 giờ đây không được thiết kế mà chỉ được lắp ráp. Điều này giúp giảm chi phí cho các nhà cung cấp phần cứng, nhưng nó cũng giới hạn các cải tiến và các yếu tố cao cấp của tính năng cho phần mềm và có thể là một số biến thể của thiết kế. Hệ sinh thái thiết bị x86 được tạo thành từ các thành phần có thể trao đổi, ít nhất là về mặt kiến trúc (tuy nhiên, phải công nhận rằng các bộ xử lý AMD và Intel không tương thích với nhau từ khá lâu). Hệ sinh thái Arm được tạo thành từ một số thành phần giống nhau, chẳng hạn như bộ nhớ, lưu trữ và giao diện, nhưng ngoài ra là các hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế và tối ưu hóa cho các thành phần mà chúng sử dụng.
Điều này không nhất thiết mang lại lợi thế tự động cho các thiết bị, thiết bị đầu cuối hoặc máy chủ dựa trên vi xử lý Arm so với Intel và AMD. Intel và x86 đã thống trị trong không gian bộ xử lý máy tính trong hơn ba thập kỷ, và các chip Arm đã tồn tại dưới một dạng hoặc khác trong hầu hết thời gian đó – từ năm 1985. Toàn bộ lịch sử của Arm đã tìm ra thành công trong các thị trường mà công nghệ x86 chưa khai thác hết hoặc trong thị trường mà x86 hiển thị yếu kém, hoặc trong những thị trường mà x86 đơn giản không thể thích ứng được.
Đối với máy tính bảng, gần đây là máy chủ trung tâm dữ liệu và sớm sẽ trở lại máy tính để bàn và máy tính xách tay, nhà sản xuất các thiết bị hoặc hệ thống dựa trên vi xử lý Arm không chỉ đơn thuần là việc lắp ráp các thành phần. Điều này dẫn đến sự so sánh trực tiếp, đơn vị với đơn vị, các thành phần và hệ thống được thiết kế và tối ưu hóa hoàn chỉnh cho các thành phần mà chúng sử dụng, mang lại hiệu năng vượt trội so với các thiết kế xử lý x86.
Vi xử lý Arm khác biệt so với GPU ra sao?
Lớp vi xử lý hiện được biết đến dưới dạng GPU ban đầu là một trình xử lý đồ họa cho PC và vẫn được sử dụng nổi bật cho mục đích đó. Tuy nhiên, chủ yếu do ảnh hưởng của Nvidia trong không gian trí tuệ nhân tạo, GPU đã trở thành một lớp công cụ tăng tốc đa năng, cũng như một thành phần tính toán chính trong các siêu máy tính – được kết hợp với, thay vì phụ thuộc vào, các siêu máy tính. Điểm mạnh của GPU là khả năng thực thi nhiều cụm lệnh hoặc luồng đồng thời, làm gia tốc nhiều nhiệm vụ học thuật.
Nói cách khác, Arm thực sự sản xuất một thiết kế tham khảo cho GPU được sử dụng trong xử lý đồ họa, gọi là Mali. Arm cung cấp thiết kế này để cấp phép cho các nhà sản xuất máy tính bảng giá trị và TV thông minh dựa trên Android. Nhà bán lẻ điện tử trực tuyến giá rẻ Kogan.com đã được biết đến là đã bán lại một số mẫu dưới thương hiệu riêng của mình.
Vào tháng 3 năm 2021, Arm cho biết ý định tiếp tục sản xuất các thiết kế tham khảo GPU, không thay đổi so với kiến trúc ban đầu, ngay cả sau khi Arm được mua lại bởi Nvidia. Trước đây, vào tháng 11 năm 2020, Nvidia đã thông báo giới thiệu một nền tảng tham khảo cho phép các kiến trúc sư hệ thống kết hợp các thiết kế máy chủ Arm với các bộ gia tốc GPU của Nvidia.
Các loạt vi xử lý Arm được sản xuất hàng ngày là gì?
Để cạnh tranh, Arm cung cấp nhiều kiểu lõi xử lý khác nhau, hoặc loạt, cho thị trường. Một số được tiếp thị cho nhiều mục đích sử dụng, trong khi một số khác được gắn kết cho một hoặc hai mục đích cụ thể. Quan trọng là lưu ý rằng Intel sử dụng thuật ngữ “kiến trúc nhỏ” và đôi khi mở rộng là “kiến trúc”, để đề cập đến giai đoạn cụ thể của sự phát triển về tính năng và chức năng của bộ xử lý – ví dụ, kiến trúc Cascade Lake của Intel là một kiến trúc micro mà Intel đã đặt tên. So sánh với đó, kiến trúc Arm bao gồm toàn bộ lịch sử của các bộ vi xử lý Arm RISC. Mỗi phiên bản của kiến trúc này đã được gọi với nhiều tên khác nhau, nhưng gần đây nhất là một loạt. Điều quan trọng là tất cả đã được tiến hành theo tốc độ của riêng chúng, với mỗi phiên bản thường được gọi bằng cách sử dụng từ viết tắt mà Intel sử dụng cho x86: ISA. Và đúng là ở đây chữ “A” đứng vị trí “kiến trúc”.
Cortex-A lúc này được tiếp thị là công việc lớn trong gia đình Arm, với “A” trong trường hợp này đứng cho ứng dụng. Như được tưởng tượng ban đầu, khách hàng dự định xây dựng hệ thống xung quanh Cortex-A đã có một ứng dụng cụ thể trong tâm trí của mình, như bộ khuếch đại âm thanh kỹ thuật số, bộ xử lý video kỹ thuật số, bộ điều khiển cho hệ thống hợp chất chống cháy hoặc một bộ đo nhịp tim phức tạp. Đúng như hiện tại, Cortex-A cuối cùng đã trở thành trái tim của hai loại thiết bị đang nổi lên: máy tính bảng đơn bảng có thể lập trình cho nhiều ứng dụng, chẳng hạn như xử lý đăng ký tiền mặt; và quan trọng nhất trong số tất cả, điện thoại thông minh. Quan trọng nhất, các vi xử lý Cortex-A bao gồm các đơn vị quản lý bộ nhớ (MMU) trên chip. Hàng thập kỷ trước, đây là cải tiến của Intel 80286 CPU đã thay đổi cuộc chơi trong cuộc đua của nó với các chip Motorola, mà vào thời điểm đó đã cung cấp công nghệ cho Macintosh. Công cụ quan trọng nhất trong tay Cortex-A là
Conclusion: So above is the Những điều cần biết về vi xử lý Arm article. Hopefully with this article you can help you in life, always follow and read our good articles on the website: natuts.com
