BTL NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ INTEL CORE 2 DUE

MỤC LỤC Muc Lục…………………………………………………………………2 I. Giới thiệu xuất sứ core 2 3 1.Xuất xứ và lịch sử phát triển : 3 2.Một số thông số của Merom: 5 II. Đặc trưng công nghệ chung của VXL Core 2 Due 6 1.Sơ đồ kiến trúc core 6 2.Cấu tạo phần cứng CPU( Core 2 Dual) 10 3. Các dạng biến thể của Core 2 Due 12 3.1 Tìm hiểu về version Yonah . 13 a.Giới thiệu: 13 b.Thông số kỹ thuật 14 3.2 Tìm hiểu về version Merom 15 a.Merom 17 b.Merom XE 17 c.Merom2M 18 d.MeromL 18 3.3 Ưu điểm và khuyết điểm của các version . 18 a.Yonah . 18 III : Nhận xét chung . 19 1 . Nhận xét về chip core 2 due : 19 Hết I. Giới thiệu xuất sứ core 2 1.Xuất xứ và lịch sử phát triển : Nền vi xử lí thế hệ mới của Intel(Core2) chính thức được công bố trên toàn thế giới ngày 2762006 với 10 loại chip cho máy tính bàn và xách tay. Tích hợp 291 triệu bóng bán dẫn, tiêu thụ điện năng ít hơn 40%, có sự hỗ trợ của hơn 550 thiết kế hệ thống lớn nhất lịch sử Inter.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Thông Tin

-o0o -Bài Tập Lớn Môn Kiến Trúc Máy Tính

ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ

INTEL CORE 2 DUE Giáo Viên Hướng Dẫn : Nguyễn Thanh Hải

Lớp : Kỹ Thuật Phần Mềm 3-K9 ● Nhóm 9

 Trần Trọng Điển

 Ngô Xuân Kiên

 Nguyễn Bá Đằng

 Nguyễn Tuấn Anh ( 241 )

 Lê Thế Hưng

MỤC LỤC Muc Lục………

-Hết-I Giới thiệu xuất sứ core 2

1.Xuất xứ và lịch sử phát triển :

Nền vi xử lí thế hệ mới của Intel(Core2) chính thức được công bố trên toàn thế giới ngày 27/6/2006 với 10 loại chip cho máy tính bàn và xách tay Tích hợp 291 triệu bóng bán dẫn, tiêu thụ điện năng ít hơn 40%, có sự hỗ trợ của hơn 550 thiết kế hệ thống- lớn nhất lịch sử Inter

Vào tháng 1 năm 2006 AMD chính thức tung ra thị trường thê CPU K8 sử dụng socket AM2(Soket AM2 có 940 chân) Thế hệ CPU K8 này hỗ trợ RAM DDR2 và có thêm 1 số tính năng và công nghệ mới như: công nghệ máy tính ảo AMD virtualiation, công nghệ “Integrated Memory Controller” giúp đảm bảo độ trễ ngắn trong quá trình CPU xử lí dữ liệu Thời điểm đó vi xử lý K8 của AMD được xem là bộ xử lý với giải pháp tiến bộ nhất, hiển nhiên AMD hơn hẳn Inter về nhiều mặt: ít nhất là về mặt công nghệ Inter tỏ ra lạc hậu hơn AMD

Công nghệ Duo Core( công nghệ 2 nhân) có tích hợp thêm công nghệ Hyper

Threarding ( công nghệ siêu phân luồng) ra đời năm 2002 Tiêu biểu với sản phẩm Core Dou( được biết đến với tên mã là Yonah), Core Dou là tên thương mại cho Pentium M processor có 2 lõi xử lý và được sản xuất dưới công nghệ 90nm Không chỉ dừng lại ở đó, Intel đã cho ra đời thế hệ lõi kép thứ hai với sản phẩm tiêu biểu là Core2 Duo Core2 Dou là tên thương mại cho bộ vi xử lí có tên mã là Merom( cho các máy lap top) hoặc Conroe( cho các máy destop), sử dụng kiến trúc lõi siêu nhỏ Ý tưởng và nền tảng cho Merom bắt đầu từ Banias, tên mã của chip Pentium m đầu tiên Sau đó Dothan được giới thiệu là phiên bản Banias 90nm Tháng 1 năm đó chip Yonah ( Core Duo) 65nm ra đời và đến tháng 3 thì được quảng bá rộng rãi như vi xử lý lõi đôi đầu tiên cho nên di động của Intel

Thực ra đây là kiến trúc tương tự như kiến trúc siêu nhỏ được sử dụng trong Pentium

M nhưng có thêm nhiều tính năng mới được bổ sung, như hỗ trợ SIMD instruction, công nghệ Virtualization Technology cho phép chạy cùng lúc nhiều hệ điều hành, tăng

cường bảo vệ hệ thống trước sự tấn công của virus, tối ưu tốc độ VXL nhằm tiết kiệm điện năng, quản lý máy từ xa

Các chip mới có 291 triệu bóng bán dẫn, 2 lõi dung bộ nhớ đệm L2 cache(4MB cho Core 2 Duo E6000 và T7000; 2MB cho T5000 và phiên bản E4000)

Core 2 Dou được phát hành dưới dạng các sản phẩm E6000( trước đây mang tên mã Core) dành cho máy tính để bàn và dòng T5000/T7000 dành cho máy xách tay Chữ

“E” biểu thị mức tiêu thụ năng lượng 50 watt và cao hơn(dòng chip chủ đạo E6000 thuộc nhóm tiêu thụ 65 watt); chữ “T” được dung cho các chip tiêu thụ từ 25- 49 watt Core 2 Dou với tên mã Allendale( hay Conroe-L) E6300(1,86GHz), E6400(2,13GHz)

có 167 triệu transistor, bộ nhớ đệm L2 2MB, bus hệ thống 1066MHz, socket 775LGA Riêng E4300(1,8GHz) xuất hiện năm 2007 có bộ nhớ đệm L2 2MB, bus 800MHz, không hỗ trợ Virtualization Technology

Core 2 Dou tên mã Merom dành cho máy tính xách tay có công suất tiêu thụ chuẩn TDP là 35W và gây ấn tượng sâu sắc với công suất 5W khi chạy kiểu ULV(Ultra Low

Voltage), Inter tuyên bố bộ xử lý mới Core2 của họ chạy nhanh hơn 20% khi cùng với mức tiêu thụ điện năng so với bộ xử lý Core Dou

2.Một số thông số của Merom:

- Công nghệ sản xuất:65nm

- Kích thước nhân: 143 mm2

- Transistors: 291 triệu

- Tốc độ xung nhịp: 1.06GHz- 2.4GHz

- FSB: 533MHz- 800MHz

- Bộ nhớ Cache L1: 32KB + 32 KB

- Bộ nhớ cache L2: 2 MB- 4MB shared

- Số tầng Pipline: 14

- Số bộ Decode: 1 Complex + 3 Simple

- Tốc độ giải mã nhanh nhất : 4 + 1

*Các thông số chính Intel®Core™ Dou Processor

-Kiểu chân: Soket LGA775

- Sản xuất dựa trên xử lý 65nm

- Tốc độ xử lý từ 1,8GHz đến >=3,16GHz

- Bộ nhớ Cache L1 cho lệnh 32KB và dữ liệu 32KB cho mỗi lõi.

- Cache L2 từ 2MB đến 6MB dung chung cho 2 cá nhân

- Tương thích với Memory là DDR2

- Chiset hỗ trợ là Intel 945GC, 945GT, 946GZ, Q963, Q965, P965, G965

- Tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3.

- Hỗ trợ công nghệ Intel Virtualization (trừ Core 2 Duo E4300)

- Hỗ trợ công nghệ Intel EM64T.

-Hỗ trợ Excute Disable Bit.

- Khả năng quản lí nguồn thông minh- Intelligent Power Capability.

- Hỗ trợ công nghệ Enhanced SpeedStep.

II Đ c tr ng công ngh chung c a VXL Core 2 Due ặ ư ệ ủ

1.S đ ki n trúc core ơ ồ ế

Để hiểu về các vi cấu trúc core chúng ta trở về lịch sử các dòng core của intel ,dòng core 2 nhân đầu tiên của Intel là Dual core(ở đây chúng tôi chỉ đê cập đến dòng

2 nhân trở lên) Nó có 2 CPU thật, hoàn chỉnh bên trong 1 con chip Core Duo được sản xuất bằng công nghệ 65nm (tên mã là Yonah) Core Duo dùng kiến trúc lõi siêu nhỏ gần giống với Pentium nhưng được bổ sung thêm nhiều tính năng mới Bộ nhớ đệm cấp 2 (Cache L2) của Core Duo được chia đều cho mỗi nhân Nghĩa là nếu Cache L2 là 2 MB thì nhân 1 và nhân 2 được sử dụng tối đa là 1 MB dù dư dù thiếu ,chính vì điều này giải thích vì sao dòng dual core hao tốn điện năng và tốc độ

Cấu trúc Dual Core Khắc phục nhược điểm của dòng dual core intel cho ra đòi dòng Core 2 duo .Core 2 duo ngoài những tính năng mới thì cải tiến tiêu biểu nhất là việc Share dung lượng Cache L2 của 2 nhân Nghĩa là nếu Cache L2 là 2 MB thì nhân 1 không phải dùng cố định 1 MB nữa mà nếu có thiếu thì lấy phần dung lượng dư của nhân 2 dùng tiếp (điều này đối với Core Duo là không thể) nên việc xử lý sẽ nhanh hơn (vì khi Core Duo xài hết 1 MB L2 Cache mà vẫn còn thiếu thì sẽ truy xuất vào RAM để lấy

dữ liệu, mà RAM thì có tốc độ truy xuất chậm hơn Cache L2) Các bộ vi xử lý Core 2 Duo từ E7200 trở về sau đã được sản xuất theo công nghệ 45nm

Cấu trúc Core 2 duo

Như vậy vi cấu trúc core đươc hiểu theo cách nôm na là sư cải tiến về mặt số lượng nhân và cache

Kiến trúc Core có 5 cổng gửi đi nhưng ba trong số chúng được sử dụng cho việc gửi các chỉ lệnh nối micro-ops đến các khối thựcthi Điều đó có nghĩa rằng các CPU đang sử dụng kiến trúc Core đó có thể gửi ba địa chỉ lệnh micro-ops đến khối thực thi trên một chu kỳ clock

Kiến trúc Core cung cấp một FPU mở rộng và một IEU mở rộng (ALU) khi

chúngta mang ra so với kiến trúc Pentium M Điều này có nghĩa rằng kiến trúcCore có thể xử lý đến ba chỉ lệnh số nguyên trên một chu kỳ clock,trong khi Pentium M chỉ có hai

Sơ đồ khối chính của các khối thực thi trong kiến trúc Core

 IEU: Instruction ExecutionUnit là nơi các chỉ lệnh được thực thi Khối này cũng được biết đến là khối ALU (Arithmetic and Logic Unit) Các chỉ lệnh thông thường cũng được biết là các chỉ lệnh số nguyên

 JEU: Jump Execution Unit xử lý rẽ nhánh và cũng được biết đến với tên

Branch Unit

 FPU:Floating-Point Unit Khối này chịu trách nhiệm cho việc thực thi các biểu thức toán học floating-point và cũng cả các chỉ lệnh MMX và SSE.Trong CPU này, các FPU không “hoàn thiện” vì một số kiểu chỉ lệnh(FPmov, FPadd và FPmul) chỉ được thực thi trên các FPU nào đó:

o FPadd: Chỉ có FPU này mới có thể xử lý các chỉ lệnh cộng floating-point như ADDPS

o FPmul: Chỉ có FPU này mới có thể xử lý các chỉ lệnh nhân floating-point như MULPS

o FPmov:Các chỉ lệnh cho việc nạp hoặc copy một thanh ghi FPU, như MOVAPS (đượcdùng để truyền tải dữ liệu đến thanh ghi SSE 128-bit XMM) Kiểu chỉlệnh này có thể được thực thi trên các FPU, nhưng chỉ trên các FPU thứhai và thứ ba nếu các chỉ lệnh Fpadd hay Fpmul không

có trongReservation Station

 Load: khối này dùng để xử lý các chỉ lệnh yêu cầu dữ liệu được đọc từ bộ nhớ RAM

 Store Data: Khối này xử lý các chỉ lệnh yêu cầu dữ liệu được ghi vào bộ nhớ RAM

2.Cấu tạo phần cứng CPU( Core 2 Dual)

Nhìn một cách tổng thể hệ thống trên chúng ta có thế thấy rằng vi sử lý core 2 duo bao gồm ba thành phần chính đó là:

+ CPU là bộ sử lý trung tâm của hệ thống và nằm ở vị trí trên cùng.Các thành phần chính của CPU gồm khối tính toán ALU , bộ sử lý trung tâm CU và các BUS hệ thống có băng thông lớn Chức năng chính của CPU là tiến hành các thao tác tính toán xử lý, đưa ra các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển nhằm thực hiện một nhiệm vụ nào đó do người lập trình đưa ra thông qua các lệnh

+ Chip Cầu Bắc(North Bridge) là IC quan trọng nhất trên Mainboard, nó quyết định

độ mạnh và giá thành của Main Chip Cầu Bắc điều khiển trực tiếp các thành phần như:

+ Điều khiển CPU

+ Điều khiển bộ nhớ RAM

+ Điều khiển Video Card

+ Và trao đổi dữ liệu với Chip Cầu Nam

Các thành phần do Chip Cầu Bắc thực hiện (CPU, RAM, Video Card) phải đồng bộ với nhau và thuộc phạm vi của Chip Cầu Bắc hỗ trợ thì chúng mới doạt động được Trong thực tế, mỗi loại Chip Cầu Bắc chỉ hỗ trợ khoảng 2 loại CPU, 2 loại RAM và

2 loại Video Card, nếu bạn sử dụng CPU hay RAM hay Video Card mà Chip Cầu Bắc không hỗ trợ thì nó sẽ không hoạt động được

+ Chíp Cầu Nam(South Bridge) còn gọi là I/O Controller Hud (ICH), là một chip

đảm nhiệm những việc có tốc độ chậm của Mainboard trong Chipset Khác với Chip Cầu Bắc, Chip Cầu Nam không được kết nối trực tiếp với CPU, chính xác hơn Chíp Cầu Nam kết nối với CPU thông qua Chíp Cầu Bắc

Vì Chíp Cầu Nam được đặt xa CPU hơn, nó được giao trách nhiệm liên lạc với các thiết bị có tốc độ chậm hơn Một Chip Cầu Nam điển hình thường có thể làm việc được với vài loại Chip Cầu Bắc khác nhau Trước đây cổng giao tiếp chung giữa Chip Cầu Bắc và Chip Cầu Nam đơn giản là BUS PCI, hiện nay phần lớn các Chipset hiện thời sử dụng giao các giao tiếp chung được thiết kế độc quyền có hiệu năng cao hơn

Tên gọi “Chip Cầu Nam” bắt nguồn từ việc vẽ một kiến trúc trên sơ đồ.Nhiệm

vụ chính của Chip cầu Nam là kết nối :

+ Với Chip cầu bắc

+ Cổng USB 2.0

+ Ổ đĩa cứng

+ Và các cổng giao tiếp

3 Các dạng biến thể của Core 2 Due

Core 2 Due từ khi đươc tung ra thị trường đến nay , đã được phát triển và nâng

cấp , là một trong những thành tựu lớn của công nghệ thời điểm đó Nó được chia thành các version như sau :

 Yonah ( 1/5/2006)

 Merom / Conroe (27/7/2006)

Có thể phân loại thế hệ chip dành cho máy tính bàn và laptop như sau :

Intel Core 2 processor family

Original

logo

2009 new logo

Date released

Code-name Core

Date released

Conroe Allendale Wolfdale

dual (65 nm) dual (65 nm) dual (45 nm)

August 2006 January 2007 January 2008

Merom Penryn

dual (65 nm) dual (45 nm)

July 2006 January 2008



3.1 Tìm hiểu về version Yonah

Yonah là tên mã cho (cốt lõi của) Intel thế hệ đầu tiên của của 65 nm quá trình di động bộ vi xử lý, dựa trên Banias / Dothan-core Pentium M (core 2 due ) vi

kiến trúc SIMD hiệu suất đã được cải thiện thông qua việc bổ sung

các SSE3 hướng dẫn và cải tiến để SSE và SSE2 triển khai, trong khi nguyên hiệu suất giảm nhẹ do bộ nhớ cache độ trễ cao hơn Ngoài ra, Yonah bao gồm hỗ trợ cho các bit NX

a.Giới thiệu:

Việc Intel Core thương hiệu Duo đề cập đến một công suất thấp (ít hơn 25 watts) dual-core vi xử lý, trong đó cung cấp hoạt động điện năng thấp hơn so với cạnh tranh AMD Opteron 260 và 860 HE 55 watts Core Duo đã được phát hành vào ngày 05 tháng 1 năm 2006, với các thành phần khác của nền tảng Napa Đó là các bộ vi xử lý Intel đầu tiên được sử dụng trong Apple Macintosh sản phẩm (mặc

dù các máy Kit Transition Apple phát triển, đơn vị sản xuất phân phối cho một số nhà phát triển, sử dụng Pentium 4 bộ vi xử lý)

Có hai biến thể và một phái sinh của Yonah, mà không chịu "Intel Core" tên

thương hiệu Một dual-core (server) phái sinh, có tên mã là Sossaman, đã được phát hành vào ngày 14 Tháng 3 năm 2006 như Xeon (thương hiệu) LV (điện áp thấp) Các Sossaman khác với Yonah chỉ trong việc hỗ trợ các cấu hình dual-socket (hai CPU cung cấp tổng cộng bốn lõi trên bo mạch chủ, như AMD Quad FX), và thực hiện các bộ nhớ 36-bit địa chỉ (PAE mode) Một biến thể đơn lõi, có tên mã là Yonah-1024, đã được phát hành như là Celeron (thương hiệu) CPU M 400

series Đó chủ yếu là giống hệt với Yonah Core Solo có thương hiệu, ngoại trừ việc

nó chỉ có một nửa bộ nhớ cache L2 và không hỗ trợ SpeedStep và Intel VT-x Một biến thể lõi kép Core Duo thương hiệu Yonah đã được phát hành như Intel Pentium Dual-Core T2060 có thương hiệu, T2080, T2130 và CPU di động với Intel VT-x

hỗ trợ

Nhãn hiệu (bài

chính)

Model (danh

L2

Core Duo

T2xxx

31 W

Core Solo

T1xxx

27-31 W

b.Thông số kỹ thuật

Core Duo chứa 151 triệu transistor, bao gồm cả 2 chia sẻ MB bộ nhớ

cache L2 Thực hiện cốt lõi của Yonah chứa 12-giai đoạn đường ống dẫn, dự báo đến cuối cùng có thể chạy ở một tần số tối đa của 2,33-2,50 GHz Các thông tin liên lạc giữa bộ nhớ cache L2 và cả hai lõi thực hiện được xử lý bởi một bộ điều khiển đơn vị xe buýtthông qua trọng tài, làm giảm lưu lượng truy cập bộ nhớ cache

sự liên lạc qua FSB, tại các chi phí của việc nâng cao độ trễ core-to-L2 từ 10 chu

kỳ đồng hồ (trong Dothan Pentium M) đến 14 chu kỳ đồng hồ Sự gia tăng về tần

số đồng hồ bù trừ tác động của độ trễ chu kỳ đồng hồ tăng lên Các thành phần quản lý điện năng của các tính năng cốt lõi cải thiện kiểm soát nhiệt hạt, cũng như

mở rộng quy mô độc lập của quyền lực giữa hai lõi, dẫn đến quản lý rất hiệu quả năng lượng

Bộ vi xử lý lõi giao tiếp với chipset hệ thống hơn 667 MT / s FSB (FSB), tăng từ

533 MT / s được sử dụng bởi các nhanh nhất Pentium M T2050 & T2250 cũng đã xuất hiện trong các hệ thống OEM như một lựa chọn chi phí thấp với một thấp hơn

533 MT / s FSB và không có Intel VT-x

Yonah được hỗ trợ bởi các 945GM, 945PM, 945GT, 965GM, 965PM,

và 965GT chipset hệ thống Core Duo và Core Solo sử dụng socket M, nhưng do

bố trí pin và chức năng chipset mới không tương thích với bất kỳ trước đó Pentium

M bo mạch chủ

Trái ngược với các báo cáo sớm, Intel Core Duo hỗ trợ Intel VT-x x86

ảo hóa, ngoại trừ trong các mô hình T2300E và độc quyền T2050 / T2150 / T2250 được gắn kết bởi các OEM (cf Performance Brief Intel Centrino Technology Duo

Core không có tính năng này [3] Tuy nhiên một số nhà cung cấp (bao gồm cả HP)

đã chọn để vô hiệu hóa tính năng này, [4] [5] với những người khác làm cho nó có sẵn thông qua một tùy chọn BIOS [6]

Các T2300E sau đó đã được giới thiệu như là một thay thế cho các T2300 Nó đã

bỏ hỗ trợ Intel VT-x Thông số kỹ thuật Intel đầu nhầm tuyên bố giảm một

nửa thiết kế nhiệt điện

Intel 64 (của Intel x86-64 thực hiện) không được hỗ trợ bởi Yonah Tuy nhiên, hỗ trợ Intel 64 được tích hợp trong kế Yonah, phiên bản di động của Core 2, có tên mã

là Merom

3.2 Tìm hiểu về version Merom

Merom là tên mã cho hình Intel vi xử lý mà được bán như Core 2 Duo, Core 2 Solo, Pentium Dual-Core và Celeron Đó là bộ vi xử lý di động đầu tiên được dựa trên kiến trúc Core, thay thế Enhanced Pentium M dựa Yonah xử lý Merom có mã

sản phẩm 80.537, trong đó được chia sẻ với Merom-2M và Merom-L mà là rất

giống nhau nhưng có một nhỏ hơn bộ nhớ cache L2 Merom-L chỉ có một lõi xử lý

và một mô hình CPUID khác nhau Các phiên bản máy tính để bàn của Merom

làConroe và phiên bản máy chủ dual-socket là Woodcrest Merom sau đó đã được thay thế bằng Penryn

Bộ vi xử

Model (danh sách) Cores L2 Cache Ổ cắm TDP

Merom-L Điện thoại di động Core 2 Solo U2xxx 1 2 MiB BGA479 5,5 W

Merom-2M

Điện thoại di động Core 2

Duo

U7xxx

2

2 MiB

BGA479

10 W

Merom

Merom-2M

T5xxx

Ổ cắm M socket P

BGA479

35 W

Merom Điện thoại di động Core 2

Extreme X7xxx 2 4 MiB Ổ cắm P 44 W

Merom Celeron M (Socket M) và

Celeron (Socket P)

5x0 1 1024 KiB Ổ cắm

M socket P

30 W