Tại hội thảo Hot Chips lần thứ 22 ngày hôm qua, đội phát triển XBox từ Microsoft đã công bố những chi tiết về vi xử lý tích hợp SoC trên mẫu XBox 360 S mới của mình. Chúng ta đã có lần được chiêm ngưỡng qua cấu trúc bên trong của chiếc console mới, và nay thì mọi thứ về con chip lạ đã được sáng tỏ. Được sản xuất trên quy trình 45nm của IBM/GlobalFoundries, có thể nói đây là con chip SoC (System-on-Chip) đầu tiên được sản xuất số lượng lớn, được sử dụng trên thiết bị để bàn chứ không phải di động như những mẫu SoC phổ biến khác. Microsoft đã là kẻ vượt lên trước trong cuộc đua tích hợp tất cả CPU, GPU, memory, I/O logic vào trên một chiếc đế bán dẫn. Thật bất ngờ khi nhà khổng lồ phần mềm đã là người cán đích đầu tiên, chứ không phải AMD hay Intel – những nhà khổng lồ bán dẫn quen thuộc.

Mục đích chế tạo vi xử lý tích hợp này của Microsoft nhằm giảm bớt chi phí sản xuất hệ thống XBox 360 S, bằng cách giảm thiểu số lượng chip cần có trên bo mạch. Đi kèm với đó là diện tích mainboard cũng được giảm bớt, các mạch kết nối trở nên đơn giản hơn, và quan trọng nữa là hệ thống tản nhiệt cũng gọn nhẹ đi rất nhiều. Thế hệ XBox 360 mới có khả năng sử dụng năng lượng hiệu quả hơn, đồng nghĩa với việc chiếc PSU trên XBox cũng gọn nhẹ và đạt hiệu năng cao hơn.

Các kĩ sư phát triển của Microsoft đã trình bày hết sức chi tiết về chiếc vi xử lý mà thiết kế trong đó phần lớn do họ sáng tạo nên. Yêu cầu của Microsoft với chiếc SoC này cũng thuộc dạng “kì cục” và độc đáo nhất trước nay: thiết kế chip mới phải giữ nguyên hiệu năng y như trên hệ thống cũ, do hãng này không muốn tạo ra sự khác biệt về hiệu năng xử lý trên 2 dòng XBox này. Sau 5 năm công nghệ bán dẫn phát triển với định luật Moore, yêu cầu này quả thật có nhiều thử thách.

Nếu bạn nhìn kĩ vào sơ đồ cấu trúc bên trong chip, đa số đều rõ ràng và dễ hiểu. Phía trên là CPU với 3 nhân quen thuộc, GPU Xenos do ATI thiết kế riêng, kênh liên lạc dual-channel với 512MB bộ nhớ cùng các kết nối I/O. Lạ mắt nhất vẫn là phần “FSB replacement”. Theo các kĩ sư Microsoft, đây là bộ phận “giả lập” một dạng kết nối front-side bus “on-die”, với các đặc tính về độ trễ và băng thông y hệt như trên FSB kết nối CPU và GPU rời của hệ thống cũ.

Tất nhiên, việc kết nối CPU và GPU bằng một liên kết ngắn, tốc độ cao và độ trễ thấp khi 2 bộ phận này đã nằm trên cùng một đế silicon là đơn giản và hiệu quả hơn rất nhiều. Nhưng khi đó, chiếc SoC mới sẽ “chạy nhanh” hơn hệ thống cũ – điều mà Microsoft không cho phép. Kiểu “biến thỏ thành rùa” này buộc các kĩ sư phải sáng tạo ra thêm một module mới, với chức năng duy nhất là tăng độ trễ và giảm băng thông của kết nối CPU-GPU, đến khi bằng với kiểu FSB “off-die” như trước thì thôi.

So sánh với cặp CPU/GPU rời trên công nghệ 90nm của XBox 360 năm 2005, thiết kế SoC mới trên công nghệ 45nm cho phép tiêu thụ năng lượng ít hơn 60% và diện tích đế bán dẫn cũng giảm 50%. Với cùng hiệu năng, đây là một sự cải thiện và tiết kiệm tuyệt vời. Đó là chưa kể đến việc tiết kiệm tiền sản xuất cho 2 khối tản nhiệt to đùng, thay vào đó chỉ là một khối heatsink nho nhỏ với một chiếc quạt nhẹ nhàng, êm ái hơn rất nhiều. Bạn có thể xem lại video so sánh độ ồn của quạt tản nhiệt trên 2 thế hệ XBox 360 trong bài mổ xẻ 2 thiết bị này, tại đây.

Chiếc SoC mới có tổng cộng 372 triệu transistor, một con số không nhiều so với tiêu chuẩn vi xử lý ngày nay. Để dễ so sánh, chiếc Pentium D 900 của Intel ra mắt năm 2006 cũng có con số transistor tương tự, trong khi Core i5-760 45nm sắp ra mắt có số transistor nhiều gấp đôi (774 triệu). Vậy là, cho dù thực tế chiếc SoC này đảm nhiệm và bao gồm đầy đủ tất cả những chức năng đầu não của chiếc XBox 360 S, nó vẫn rất nhỏ bé so với thế giới bán dẫn ngày nay.

Một yếu tố mà nhiều người nghĩ đã đóng góp vào thiết kế SoC mới này của Microsoft: hiện tượng RROD (Red Ring of Death) do quá nhiệt trên các máy XBox 360 cũ. Thực tế thì Microsoft đã giải quyết được tình trạng này từ lâu, do đó thiết kế mới hoàn toàn là để nhắm đến mục tiêu tạo ra một chiếc console: nhỏ hơn, rẻ hơn, mát hơn và ít tiếng ồn hơn (tuy không được phép nhanh hơn).

Theo: voz.vn