Tìm hiểu về ASIC và FPGA – Những con chip còn “xịn” hơn cả CPU

Thứ Hai 28/08/2023
GVN360

Mời các bạn cùng điểm mặt 2 con chip ASIC và FPGA để xem xem chúng xịn tới mức nào nhé.

Không cần phải nói nhiều, những con CPU ngày nay mạnh khủng khiếp các bạn ạ. Nó có thể chơi game, dựng phim, làm mô phỏng, nói chung là đáp ứng tốt gần như mọi nhu cầu của chúng ta. Tuy nhiên, đa dụng thì có đa dụng thật đó, nhưng sẽ có những trường hợp mà bạn muốn sử dụng một con chip chỉ biết làm đúng 1 việc mà thôi, và nó làm cực kỳ tốt công việc đó.

Trên thị trường hiện nay có khá là nhiều thiết bị điện tử được trang bị những con chip gọi là ASIC hoặc FPGA, thay vì được trang bị CPU như bình thường. Trong bài viết này, mời các bạn cùng GVN 360 tìm hiểu về 2 con chip kia để xem nó lợi hại cỡ nào nhé.

ASIC – Con chip chỉ biết xử lý 1 tác vụ duy nhất, nhưng nó xử lý cực kỳ tốt

chip ASIC

ASIC là chữ viết tắt của “application-specific integrated circuit”, tạm dich là “mạch tích hợp dành cho tác vụ nhất định”. Nó hoạt động đúng như tên gọi của mình: xử lý dữ liệu cho 1 ứng dụng duy nhất. Lý do là vì ASIC được thiết kế rất khác biệt so với vi xử lý kiến trúc x86 hoặc ARM mà chúng ta thường thấy. Một vi xử lý thông thường có thể thực hiện được nhiều loại phép tính khác nhau, tùy theo nhu cầu của từng phần mềm. Còn ASIC thì được thiết kế chỉ để thực hiện những phép tính hoặc chỉ để chạy các thuật toán cần thiết trong một tác vụ nhất định nào đó.

chip ASIC

Có một vài cách để thiết kế ra con chip ASIC. Một số hãng sản xuất chip ASIC theo kiểu gọi là “semi-custom. Theo cách này, nhà máy sẽ có một cái “khuôn trắng” (blank template) chứa các cổng logic; sau đó họ sẽ kết nối chúng lại với nhau tùy theo thiết kế mà khách hàng muốn. Một kiểu khác là “full-custom”, tức là nguyên con chip và mỗi bóng bán dẫn đều được thiết kế từ đầu.

Vì ASIC quá chuyên biệt nên nó sẽ cần nhiều thời gian và kinh phí để phát triển. Nhưng vì ASIC thường nằm trong những thiết bị nhỏ vốn được sản xuất với số lượng lớn nên chi phí cho 1 con ASIC thường khá là thấp.

chip ASIC

Chẳng hạn, con chip bên trong củ sạc USB, switch mạng, hay thậm chí là trong những món đồ chơi thường sẽ là ASIC. Đây đều là những sản phẩm có chi phí thấp. Song song đó, khả năng là bạn cũng đã nghe qua những chiếc máy ASIC chuyên đào tiền ảo, chạy hiệu quả hơn rất nhiều so với card đồ họa. Riêng những thứ này thì khá là đắt đỏ do nhu cầu cao và cũng không được sản xuất đại trà như những thiết bị ASIC khác.

chip ASIC

FPGA – Con chip có thể tái lập trình ngay cả khi đã “ra lò”

chip ASIC

FPGA (field-programmable gate array) là một loại mạch tích hợp dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng có thể lập trình được. Hiểu một cách nôm na thì FPGA sẽ nằm giữa ASIC và CPU: Những cấu trúc logic của nó có thể được tùy chỉnh để tối ưu cho 1 tác vụ nhất định, nhưng khác ASIC ở chỗ là FPGA có thể được tái lập trình sau khi xuất xưởng. Bạn có thể mường tượng cấu trúc của một con chip FPGA kiểu như mấy mảnh ghép LEGO vậy. Khi bạn ráp chúng lại với nhau thì chúng sẽ giữ nguyên vị trí đó, nhưng bạn hoàn toàn có thể gỡ ra và ráp lại để tạo thành mô hình khác vẫn được.

Mặc dù FPGA không mạnh bằng ASIC, chúng lại đa dụng hơn và ngày càng trở nên phổ biến hơn trong mảng máy học (machine learning), do FPGA có thể được tối ưu cho nhiều mẫu AI (trí thông minh nhân tạo) và mạng lưới neural khác nhau mà vẫn mang lại hiệu năng vượt trội hơn hẳn so với CPU hay thậm chí là GPU.

chip ASIC

Thú vị hơn nữa là bạn có thể thiết kế lại những loại vi xử lý khác bên trong FPGA. Chẳng hạn như trong những chiếc máy console retro ngày xưa. Thời gian qua đã có nhiều dự án độc đáo sử dụng FPGA để phục dựng những chiếc máy chơi game cổ điển đúng với bản chất ban đầu của nó. Con chip FPGA trong những chiếc console này chứa các mạch điện được thiết kế giống với con chip nằm trong máy NES hoặc Sega Genesis ngày trước. Điều này giúp mang lại trải nghiệm chân thực nhất cho game thủ hoài cổ, hơn hẳn cách dùng phần mềm giả lập thông thường.

chip ASIC

Một dự án FPGA khác cũng thú vị không kém đó là MiSTer. Đây là chiếc máy chơi game cho phép bạn chọn giữa những trò console và arcade cũ, sau đó tái lập trình con chip FPGA ngay tại thời điểm đó để chạy game mà bạn muốn chơi.

Hi vọng thông tin trên sẽ giúp bạn khám phá ra những điều mới mẻ về thế giới công nghệ. Nếu các bạn có góp ý hoặc bổ sung thì hãy chia sẻ với mình bên dưới phần bình luận nhé. Cảm ơn các bạn đã quan tâm đến bài viết này.

Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:

Nguồn: Techquickie