Vào đầu những năm 2000, khi Intel và AMD đưa các CPU hai nhân và bốn nhân ra thị trường đại chúng, cánh cửa hiệu năng được mở rộng đáng kể. Số lượng nhân trở thành một trong những thước đo quan trọng nhất về hiệu suất CPU và vẫn duy trì vai trò đáng kể cho đến ngày nay. Tuy nhiên, với những tiến bộ vượt bậc trong kiến trúc CPU và các nút xử lý dày đặc hơn, vai trò của số nhân không còn mang tính quyết định như trước.
Ngay cả một người dùng phổ thông ngày nay cũng hiểu rằng chỉ nhiều nhân hơn không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với hiệu suất cao hơn. Các yếu tố khác như IPC (Instructions Per Cycle), tần số đơn nhân, khả năng mở rộng hiệu suất và hiệu quả năng lượng đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Các nhân CPU hiện đại không thể so sánh chính xác với những thế hệ trước, bởi vì những đổi mới như nhân hiệu quả (efficiency cores) và công nghệ 3D V-Cache đã thay đổi hoàn toàn cuộc chơi. Ngay cả các bộ xử lý cấp thấp ngày nay cũng bỏ xa các CPU có số nhân cao nhất trong quá khứ.
Hiệu Năng CPU Đã “Chững Lại” Sau Mỗi Thế Hệ
Bước tiến hiệu năng không còn đột phá như trước
Những ngày tháng mà CPU mang lại bước nhảy vọt hiệu năng phi thường qua từng thế hệ đã thực sự lùi vào quá khứ. Nếu nhìn vào các CPU Zen 5 của AMD hay Arrow Lake của Intel, chúng thể hiện hiệu suất gần như tương đương với các thế hệ tiền nhiệm (thậm chí chậm hơn trong trường hợp của Intel). Các nhà sản xuất đang gặp khó khăn trong việc tạo ra những cải thiện hiệu suất đáng kể mỗi năm. Điều này có nghĩa là CPU 6 nhân của bạn từ một hoặc hai thế hệ trước không hề chậm hơn đáng kể so với CPU 8 nhân mới nhất từ Intel hay AMD.
Với việc các CPU hiện đại đã đủ mạnh cho gần như mọi loại tác vụ, việc ưu tiên CPU có số nhân cao đang mang lại ít lợi ích hơn bao giờ hết, ít nhất là đối với đa số người dùng. Dù bạn chơi những tựa game đòi hỏi cao nhất, livestream chúng trực tuyến, hay chỉnh sửa video thông thường, bạn sẽ không cảm thấy cần đến những CPU mạnh mẽ nhất. Thực tế là một bộ phận lớn người dùng vẫn đang sử dụng các CPU bốn nhân đã 10-12 năm tuổi mà không cảm thấy cần nâng cấp đã cho thấy xu hướng phát triển của máy tính để bàn trong thập kỷ qua.
Tất nhiên, một bộ xử lý Intel 14th Gen 8 nhân sẽ nhanh hơn đáng kể so với một mẫu 9th Gen 4 nhân, nhưng sự khác biệt về hiệu suất cảm nhận được trong các ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất sẽ không quá rõ rệt. Bạn vẫn có thể tận hưởng trò chơi của mình ở tốc độ khung hình chấp nhận được miễn là bạn có một card đồ họa đủ tốt để kết hợp với CPU 4 nhân của mình.
Hầu Hết Ứng Dụng Không Tận Dụng Hết Số Lượng Nhân Khổng Lồ
Giới hạn hiệu suất khi tăng số nhân
Một lý do khác để không quá bận tâm về số lượng nhân trên CPU của bạn là bạn không phải lúc nào cũng nhận được sự tăng hiệu suất tỷ lệ thuận khi tăng số lượng nhân. Ví dụ, hãy xem xét sự khác biệt về FPS khi chơi game khi chuyển từ CPU 6 nhân lên 8 nhân, 12 nhân và 16 nhân. Một khi bạn đã có một CPU 6 nhân đủ mạnh kết hợp với GPU tầm trung, bạn sẽ không còn nhiều lợi ích khi nâng cấp số nhân CPU.
Bên cạnh đó, trừ khi bạn chơi game ở độ phân giải 1080p, mức độ phụ thuộc của trò chơi vào CPU sẽ không quá đáng kể. Và ngay cả ở 1080p, các trò chơi hiện đại cũng không được lập trình để tận dụng triệt để các CPU có số nhân cao. Tần số đơn nhân và hiệu suất IPC tổng thể sẽ đóng vai trò lớn hơn nhiều trong FPS của bạn so với số lượng nhân CPU.
Đối với người dùng phổ thông, ngay cả nhiều tác vụ năng suất cũng không yêu cầu sức mạnh của CPU 12 nhân hay 16 nhân. Bạn có thể hài lòng với hiệu suất mà các chip 8 nhân hiện đại mang lại, trừ khi bạn là một chuyên gia cần mọi ounce hiệu suất để tiết kiệm thời gian tối đa.
Hiệu Suất Trên Mỗi Watt: Mối Quan Tâm Hàng Đầu Của Người Dùng
Cân bằng giữa hiệu năng và tiêu thụ điện
Tiêu thụ điện năng có thể không phải là mối lo ngại lớn đối với người dùng máy tính để bàn trong quá khứ, nhưng khi các nhà sản xuất tập trung cao độ vào việc tăng tần số CPU và số nhân qua mỗi thế hệ, chỉ số TDP (Thermal Design Power) liên tục leo thang đến mức trở thành một vấn đề đáng lo ngại. Hơn bất cứ điều gì, chỉ số này đã trở thành một điểm so sánh khác khi cân nhắc các CPU khác nhau trước khi mua hàng. Trong vài thế hệ gần đây, Intel đã gặp khó khăn về hiệu suất trên mỗi watt so với các CPU Ryzen tiết kiệm điện hơn của AMD.
Intel nhận ra rằng việc liên tục tăng yêu cầu về điện năng của CPU là không bền vững, và do đó đã ưu tiên hiệu quả điện năng với các CPU Arrow Lake mới nhất của họ. Chúng hiện tiêu thụ ít điện hơn đáng kể so với dòng Core thế hệ 14 của công ty, nhưng vẫn còn một chặng đường dài để cạnh tranh với AMD trên phương diện này. Trong khi đó, Đội Đỏ (AMD) tiếp tục gia tăng vị thế dẫn đầu bằng cách làm cho CPU Ryzen 9000 của họ tiết kiệm điện hơn so với chip Ryzen 7000.
Việc nhồi nhét ngày càng nhiều nhân vào một bộ xử lý có thể mang lại nhiều hiệu suất hơn nhưng phải trả giá bằng hiệu quả điện năng giảm sút. Do đó, cần có sự cân bằng giữa số nhân cao, kiến trúc vi mô hiệu quả và những đổi mới như nhân hiệu quả của Intel. Khi đa số người dùng không yêu cầu số nhân quá lớn, khả năng họ chấp nhận chi phí làm mát đắt đỏ cho những CPU đó là cực kỳ thấp. Đối với hầu hết người dùng, hóa đơn tiền điện có thể không phải là yếu tố quyết định khi chọn CPU, nhưng họ vẫn muốn chọn một con chip tiết kiệm điện hơn nếu không bị mất hiệu suất.
Kiến Trúc Nhân Lai (Hybrid Cores) Thay Đổi Cuộc Chơi
Không phải tất cả các nhân đều như nhau
Với Alder Lake, Intel đã ra mắt kiến trúc vi mô lai của mình bao gồm các nhân hiệu năng (Performance Cores – P-cores) và nhân hiệu quả (Efficiency Cores – E-cores). Các nhân E-cores mới này nhằm mục đích cung cấp hiệu suất bổ sung khi cần thiết, nhưng cũng giúp giảm mức tiêu thụ điện năng khi không cần tải nặng. Các loại nhân mới này đã thay đổi cuộc chơi, khiến việc so sánh trực tiếp giữa các nhân CPU hiện đại và cũ trở nên bất khả thi. Ví dụ, Core i9-10900K và Core i5-12600K đều có 10 nhân, nhưng chip sau có sáu nhân hiệu năng truyền thống và bốn nhân hiệu quả, trái ngược với 10 nhân truyền thống trên mẫu thế hệ 10.
Thiết kế nhân hiệu quả E-core trên kiến trúc Intel Arrow Lake, tối ưu hiệu suất năng lượng của CPU
Việc xem xét kiến trúc cơ bản và cấu hình của các nhân CPU có ý nghĩa hơn nhiều so với việc chỉ nhìn vào con số thô. Do sự chuyển đổi của Intel sang kiến trúc lai, việc so sánh bộ xử lý của họ với các sản phẩm của AMD trở nên phức tạp hơn một chút, vì Đội Đỏ không (và vẫn chưa) có bất kỳ thứ gì tương tự như nhân hiệu quả của Intel. Với Arrow Lake, Intel cũng loại bỏ tính năng siêu phân luồng (hyper-threading) khỏi CPU của mình, làm giảm đáng kể số lượng luồng so với các chip Raptor Lake. Đây lại là một thay đổi khác khiến việc so sánh các nhân giữa các thế hệ trở nên khó khăn.
Tần Số Đơn Nhân và Bộ Nhớ Đệm Mới Là Yếu Tố “Đắt Giá”
Bằng chứng từ thực tế
Như đã đề cập ngắn gọn trước đây, hầu hết các ứng dụng được sử dụng phổ biến không tăng hiệu suất tuyến tính với số lượng nhân. Điều này là do sự phụ thuộc vào hiệu suất đơn nhân thay vì tổng số nhân. Trong nhiều trường hợp, một CPU có ít nhân hơn nhưng tốc độ nhanh hơn có thể đánh bại một CPU có nhiều nhân hơn nhưng chạy chậm hơn đáng kể. Càng nhiều nhân trên một CPU, tần số trên mỗi nhân càng có xu hướng thấp hơn. Do đó, CPU có số nhân cao có thể không chỉ không liên quan đến hầu hết người dùng, mà thậm chí có thể làm giảm hiệu suất tùy thuộc vào khối lượng công việc.
Ngoài tần số đơn nhân, lượng bộ nhớ đệm L3 trên CPU của bạn là yếu tố quyết định lớn đến hiệu suất chơi game. Công nghệ 3D V-Cache của AMD đã làm gián đoạn hoàn toàn thị trường CPU chơi game với Ryzen 7 5800X3D và sau đó là các CPU X3D khác. Mặc dù có ít nhân hơn so với các chip đầu bảng từ cả AMD và Intel, các CPU X3D này dễ dàng trở thành bộ xử lý chơi game nhanh nhất thế giới. Bộ nhớ đệm L3 tốc độ cao đã cho phép chúng khắc phục mọi hạn chế về hiệu suất liên quan đến số nhân thấp hơn, và thậm chí cả tốc độ xung nhịp hơi chậm hơn.
Cả Intel và AMD đang nỗ lực đổi mới các công nghệ như bộ nhớ đệm xếp chồng (stacked cache), tốc độ xung nhịp cao hơn và hiệu quả năng lượng tốt hơn thay vì chỉ tập trung vào số lượng nhân. Họ đã nhận ra rằng, vượt quá một ngưỡng nhất định, số nhân cao sẽ không có tác động đáng kể đến hiệu suất, ít nhất là đối với đa số người dùng.
GPU Hiện Nay Đảm Nhiệm Phần Lớn Công Việc Nặng
Sức mạnh xử lý song song của GPU
Các bộ xử lý đa nhân đã từng đảm nhiệm khả năng xử lý song song cần thiết cho rất nhiều khối lượng công việc trong quá khứ. Tuy nhiên, nhiều khối lượng công việc này đã được GPU đảm nhận trong những năm qua, nhờ khả năng xử lý song song vượt trội của chúng. Kết xuất độ phân giải cao, mã hóa và giải mã, học máy (machine learning) và học sâu (deep learning) là một số khối lượng công việc chuyên sâu mà GPU thực hiện tốt hơn so với CPU.
Ngay cả khi bạn không phải là một chuyên gia hay không quan tâm đến các khối lượng công việc AI hoặc kết xuất 3D, bạn có thể phụ thuộc vào card đồ họa của mình nhiều hơn là CPU khi chơi các trò chơi đòi hỏi cao hoặc chạy các chương trình chuyên về đồ họa khác. Điều này làm cho số lượng nhân trên CPU của bạn ít liên quan hơn bao giờ hết, vì ngay cả khi một ứng dụng phụ thuộc vào CPU, yếu tố quyết định lại là hiệu suất đơn nhân và các lợi thế kiến trúc khác thay vì số lượng nhân.
Ngừng “khoe khoang” số nhân
Số nhân CPU vẫn là một thước đo hiệu suất quan trọng, nhưng chỉ khi so sánh các bộ xử lý trong cùng một thế hệ. Sự khác biệt về kiến trúc từ thế hệ này sang thế hệ khác khiến việc so sánh số nhân trở nên vô nghĩa. Bên cạnh đó, tầm quan trọng của số nhân đã giảm đi khi các CPU hiện đại đạt đến giới hạn hiệu suất, sự tập trung cao độ vào hiệu quả điện năng và những đổi mới như 3D V-Cache, cũng như việc nhiều ứng dụng không mở rộng đủ hiệu năng với số nhân cao.
Bạn có suy nghĩ gì về tầm quan trọng của số nhân CPU trong bối cảnh công nghệ hiện nay? Hãy để lại bình luận và thảo luận cùng congnghe360.net nhé!