Sau khi mình mua MacBook Pro 16″ Core i9, một số anh em hỏi rằng máy mình có bị throttle hay không. Lúc đó mình khá ngạc nhiên vì không biết về khái niệm này, thế là quyết tâm Google. Đây là những cái mình tìm hiểu được, mời anh em đọc qua để biết CPU throttling (hay gian hồ còn gọi là CPU bị throttle, CPU bị thọt) có nghĩa là gì, nó ảnh hưởng đến trải nghiệm của bạn ra sao.
CPU throttling (throttle) là gì?
Mình coi trên “từ điển” của PCMag thì thấy rằng CPU throttling là quá trình điều chỉnh lại xung nhịp của CPU trong một chiếc máy tính. Máy tính ở đây có thể là một cái máy desktop, một chiếc laptop, smartphone, tablet, hay thậm chí là server đang chạy trong một data center. CPU throttling còn được gọi là Dynamic Frequency Scaling.
Thường thì khi người ta nói tới CPU throttling, người ta thường nói về việc CPU tự động giảm xung nhịp. Còn việc CPU tự tăng xung lên khi cần thiết (boosting) cũng là một dạng Dynamic Frequency Scaling nhưng người ta không hay nói về việc này nếu đang thảo luận về throttling.
Mục đích của CPU throttling có thể là để tiết kiệm điện. Lúc đó chắn chắn máy sẽ chậm đi nhưng khi bạn làm các việc nhẹ nhàng thì điều này không nghiêm trọng. Hoặc khi điện thoại, máy tính đang không chạy nặng, CPU cũng tự giảm xung để giảm mức độ tiêu thụ điện. Việc này có ý nghĩa với thiết bị di động hoặc server (giảm tiền điện khi vận hành).
Ngoài ra còn một khái niệm gọi là thermal throttling, tức là máy tính sẽ tự điều chỉnh lại xung nhịp CPU tùy theo lượng nhiệt đang tỏa ra. Khi CPU chạy quá nóng, nó có thể giảm xung nhịp để giảm nhiệt lượng toả ra từ con chip và mát cả cái máy. Khi máy quá nóng, nó sẽ ảnh hưởng không chỉ tới người dùng (sờ vào nóng quá thì thấy khó chịu), và ảnh hưởng đến tuổi thọ của các linh kiện khác, nhất là pin. Đây cũng là khái niệm mà chúng ta đang nói tới trong bài này.Tùy theo nhà sản xuất mà mỗi chiếc máy tính sẽ có điểm throttling khác nhau. Ví dụ, đây là kết quả test của @bk9sw khi test hai chiếc Dell Precision 5750 và Precision 5550:
Như vậy tới khi thực hiện xong các bài test này thì mình kết luận hiện tượng throttle xảy ra trên cả 2 chiếc máy này với cùng một chế độ hiệu năng. Tuy nhiên, Precision 5750 cho hiệu năng tốt hơn đáng kể trên cùng CPU. Luôn có ít nhất là 1 nhân xấp xỉ ngưỡng 100 độ C nhưng các nhân còn lại ở mức chấp nhận được, 85 – 90 độ C trong khi trên Precision 5550, các nhân thường bị kéo lên mức nhiệt trên 90 độ C liên tục. Điều này cũng giải thích cho việc Core i7-10750H trên Precision 5750 giữ được xung cao hơn, nhân nào quá nóng tự cắt xung xuống nhưng các nhân mát hơn vẫn giữ được xung cao, trái với Core i7-10750H trên Precision 5550, nó nóng đều các nhân và khi cắt xung thì cắt đều luôn.
Còn với MacBook Pro 16″ Core i9 của mình, theo test của Apple Insiders thì CPU có thể lên tầm 90 độ mà vẫn giữa được xung nhịp cao hơn hoặc bằng so với mức mà Apple hứa hẹn (khoảng 2,8GHz đến 3GHz). Mức này đang dùng để chạy nặng và render bằng công cụ Cinebench. Mình cũng Google thêm vài bài test thì có người bị giảm xung CPU xuống chỉ còn 1GHz cho một nhân khi nhiệt độ lên tầm 120 độ (các nhân khác thì không biết, vì không nói tới) lúc chạy Windows trên MacBook Pro 16″ thông qua Bootcamp (từ đó đến nay chạy Win trên Mac luôn nóng hơn so với bình thường).
Ngoài CPU ra thì GPU cũng có thể bị throttle nhé.
CPU throttling ảnh hưởng tới hiệu năng như thế nào?
Việc giảm xung nhịp có nghĩa là CPU sẽ xử lý được ít lệnh hơn trong mỗi giây, nên hiệu năng sẽ giả xuống.
Ngày nay, CPU throttling không có nhiều ý nghĩa trong việc giảm điện năng tiêu thụ của laptop vì CPU hiện đại đã được tối ưu rất tốt khi chúng không phải làm việc nặng (idle state), lúc đó chip tiêu thụ rất ít năng lượng. Một lý do khác nữa là vì các CPU thường sẽ cố gắng hoàn thành công việc trong thời gian ngắn nhất có thể bằng cách đẩy xung lên cao, sau khi xong việc thì giảm xung trở lại bình thường (phương pháp này gọi là computational sprinting hay race to idle). Cách này hiệu quả hơn so với việc chạy làn nhàn ở xung nhịp thấp trong thời gian dài.
Còn trong trường hợp CPU throttling diễn ra vì vấn đề nhiệt độ, nó sẽ làm cho máy của bạn chậm đi mỗi khi máy bị quá nóng. Ví dụ, khi bạn đang chơi game mà tự nhiên thấy số khung hình tuột xuống, game giật đi thấy rõ, phải thoát game đợi một lát mới chơi lại được bình thường thì đó chính là ảnh hưởng của CPU throttling. Trong các công việc như encode video, xử lý các tác vụ tính toán rất nặng trong thời gian dài liên tục khiến nhiệt độ tăng cao, công việc của bạn cũng sẽ bị chậm đi vì CPU giảm xung lại.
Như hồi 2018 khi MacBook Pro 15″ mới ra mắt, phiên bản chạy CPU Core i9 gặp vấn đề về tản nhiệt nghiêm trọng khiến máy quá nóng, hiện tượng CPU throttling có diễn ra khiến chip Core i9 mà hiệu năng cũng chỉ ngang với bản Core i7, hóa ra là người dùng đang phí tiền nâng cấp! Sau đó Apple cập nhật phần mềm để khắc phục một phần, và tới MacBook Pro 16″ thì họ điều chỉnh cả thiết kế của máy để tản nhiệt tốt hơn, giảm tình trạng CPU throttling.
CPU throttling phụ thuộc vào thiết kế hệ thống tản nhiệt của laptop
Tùy vào thiết kế của máy tính và khả năng tản nhiệt của nó mà điểm throttle của mỗi chiếc máy sẽ khác nhau. Có khi cùng CPU nhưng máy này tốt máy kia kém (kém là khi mới chỉ chạy nặng được một tí mà CPU đã quá nóng và bị tuột xung).
Có một điều thường thấy đó là các máy mỏng nhẹ quá không có hệ thống tản nhiệt ngon mà cố nhét CPU mạnh vào thì sẽ dễ bị throttle hơn so với các máy dày hơn, có hệ thống tản nhiệt hiệu quả (như trường hợp của MacBook Pro 15″ 2018). Tuy nhiên đây không phải là điều luôn đúng, phải xét từng con máy, từng model, từng thế hệ thì mới nói được.
Ví dụ, bên dưới là hệ thống tản nhiệt của Dell Precision 5750 so với 5550. Phiên bản Precision 5550 vẫn dùng tản nhiệt ống đồng thông thường với 2 quạt. 2 ống đồng đi cắt giữa CPU và GPU, nó sẽ không tản nhiệt tập trung cho 1 linh kiện riêng lẻ. Trong khi đó, chiếc Precision 5750 dùng hệ thống tản nhiệt buồng hơi (vapor chamber) cho CPU và nó cho thấy hiệu quả tản nhiệt tốt hơn đáng kể so với giải pháp ống đồng thông thường.
Còn đây là hệ thống tản nhiệt của MacBook Pro 16″. Apple nói kiến trúc tản nhiệt này được thiết kế lại so với MacBook Pro 15″: quạt lớn hơn, cánh quạt được thiết kế để tối ưu hóa luồng không khí khi di chuyển trong quá trình làm mát, và các bổ sung các khe tản nhiệt để tăng hiệu quả. Các cải tiến này hứa hẹn đem lại hiệu năng cao trong thời gian dài. Hay nói cách khác, khi bạn chạy nặng, MacBook Pro 16″ sẽ có khả năng duy trì nhiệt độ ở mức không làm cho throttle mà vẫn đạt được hiệu năng cao.
Mình thường xuyên xuất video 4K trên con MacBook Pro 16″ của mình, mỗi lần xuất khoảng 10-20 phút thì chưa thấy ảnh hưởng. Một cái nặng hơn mình từng làm đó chạy model machine learning để nhận diện sản phẩm với luồng video thời gian thực từ nhiều camera.
Mình có thể chạy cái này liên tục khoảng 30-45 phút thì máy vẫn không thấy bị chậm đi. Nếu chạy tác vụ này trong thời gian dài hơn thì máy nóng lên nếu để trong phòng không bật quạt, lúc đó sờ vào cạnh trái của máy sẽ thấy nóng. Nếu bật quạt lên hoặc bật máy lạnh để phòng mát mẻ thì cạnh trái sẽ chỉ hơi ấm, không bị nóng nữa.
Mình có nghiên cứu vài trang và kênh YouTube thì thấy một cách mà người ta thường dùng để giảm nhiệt độ (và giảm tình trạng throttling với các máy gặp tình trạng này) đó là trét lại keo tản nhiệt lại cho CPU, GPU. Mình chưa từng làm điều này bao giờ, và mình không chắc rằng việc tự dán lại keo tản nhiệt cho laptop có làm mất bảo hành hay không (mình đoán là có). Phần này thì nhờ anh em comment chia sẻ thêm nhé.