Báo Cáo - Thiết Kế Hệ Thống Vlsi - Đề Tài - Công Nghệ Kiến Trúc Chip Vi Xử Lý Intel Core I7 Core I9 Và Xeon

CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit, tạm dịch là bộ xử lý trung tâm, làcác mạch điện tử trong máy tính, thực hiện các câu lệnh của chương trình máytính bằng cách thực hiện các p

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

- 

-BÁO CÁO THIẾT KẾ HỆ THỐNG VLSI

CÔNG NGHỆ KIẾN TRÚC CHIP VI XỬ LÝ INTEL CORE I7

CORE I9 VÀ XEON

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 6

DANH MỤC VIẾT TẮT 6

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CPU 7

1.1 Cấu trúc cơ bản của một CPU 7

1.1.1 Khối điều khiển CU – Control Unit 7

1.1.2 ALU – Arithmetic Logic Unit 8

1.1.3 Các thanh ghi – Registers 8

1.1.4 Opcode 8

1.1.5 Phần điều khiển 8

1.2 Nguyên lý hoạt động của một CPU 8

1.2.1 Tìm nạp (Fetch instruction from memory) 8

1.2.2 Giải mã (Decode instructions into commands) 8

1.2.3 Thực thi (Execute commands) 8

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CPU CỦA HÃNG INTEL 10

2.1 Giới thiệu chung về công ty Intel 10

2.2 Lịch sử phát triển CPU của Intel 10

2.3 Các dòng chip CPU phổ biến hiện nay của Intel 10

2.3.1 Intel Pentium 10

2.3.2 Intel Celeron 12

2.3.3 Intel Core i 13

CHƯƠNG 3: INTEL CORE I 15

3.1 Các công nghệ được sử dụng 15

3.1.1 Turbo Boost 15

3.1.2 Siêu phân luồng Hyper Threading 16

3.1.3 Công nghệ khác 19

3.2 Các thế hệ của chip intel core i 19

3.2.1 Nehalem (thế hệ đầu tiên) 19

3.2.1 Sandy Bridge (thế hệ thứ 2) 20

3.2.3 Ivy Bridge (thế hệ thứ 3) 21

3.2.4 Haswell (thế hệ thứ 4) 22

3.2.5 Broadwell (thế hệ thứ 5) 22

3.2.6 Skylake (thế hệ thứ 6) 23

3.2.7 Kaby Lake (thế hệ thứ 7) 24

3.2.8 Coffeelake (thế hệ thứ 8) 25

3.2.9 Coffee Lake Refresh (thế hệ thứ 9) 26

3.2.10 Ice Lake và Comet Lake (thế hệ thứ 10) 27

3.2.11 Tiger Lake (thế hệ thứ 11) 28

3.2.12 Alder Lake (thế hệ thứ 12) 29

3.2.13 Raptor Lake (thế hệ thứ 13) 31

CHƯƠNG 4: CPU XEON 33

4.1 CPU Intel Xeon là gì? 33

4.2 Lịch sử phát triển chip Intel Xeon 33

4.3 Ưu điểm của Intel Xeon 34

4.4 Những cải tiến của CPU Xeon thế hệ mới 35

4.5 Các dòng chip Xeon hiện nay 36

4.5.2 Bộ xử lý Intel Xeon W 37

4.5.3 Bộ xử lý Intel Xeon E 38

4.5.4 CPU Xeon E3 39

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu trúc của một C

Hình 2.1 Lịch sử phát triển CPU của Intel 10

Hình 2.2 CPU Intel Pentium 11

Hình 2.3 CPU Intel Celeron 12

Hình 2.4 Một số CPU Intel core I 13

YHình 3.1 Công nghệ Intel Turbo Boost 15

Hình 3.2 Công nghệ Intel Hyper-Threading 17

Hình 3.3 Đa luồng trong CPU 17

Hình 3.4 Công nghệ Intel Bridge 19

Hình 3.5 Thế hệ Nehalem của Intel core i 19

Hình 3.6 Thế hệ Sandy Bridge của Intel core i 20

Hình 3.7 Thế hệ Ivy Bridge của Intel core i 21

Hình 3.8 Thế hệ Haswell của Intel core i 22

Hình 3.9 Thế hệ Broadwell của Intel core i 22

Hình 3.10 Thế hệ Skylake của Intel core i 23

Hình 3.11 Thế hệ Kaby Lake của Intel core i 24

Hình 3.12 Thế hệ Coffeelake của Intel core i 25

Hình 3.13 Thế hệ Coffee Lake Refresh của Intel core i 26

Hình 3.14 Thế hệ Ice Lake và Comet Lake của Intel core i 27

Hình 3.15 Thế hệ Tiger Lake của Intel core i được tích hợp trên ipad và laptop 28 Hình 3.16 Thế hệ Alder Lake của Intel core i 29

Hình 3.17 Thế hệ Raptor Lake của Intel core i 31

YHình 4.1 CPU Intel Xeon 33

Hình 4.2 Lịch sử hình thành của Intel Xeon 34

Hình 4.3 Chip Xeon siêu xịn của Intel 35

Hình 4.4 CPU Xeon D 36

Hình 4.5 Chip Xeon W của Intel 37

Hình 4.6 Chip Xeon E siêu ngon của Intel 38

Hình 4.7 Chip Xeon E3 39

BẢNG TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Từ viết đầy đủ

CPU Central Processing Unit

CU Control Unit

ALU Arithmetic Logic Unit

RAM Random Access Memory

A.I Artificial Intelligence

SMT Surface Mount Technology

HT Hyper Threading

LGA Land Grid Array

GPU Graphics Processing Unit

iGPU Integrated Graphics Processing Unit

TDP Thermal Design Power

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CPU

Chúng ta tiếp xúc với máy tính, các thiết bị điện tử tử hằng ngày nhưngkhông phải ai cũng biết trong máy tính có một bộ phận quan trọng nhất, cốt lõinhất để tạo nên chiếc máy tính, nó được ví như “bộ não” của chiếc máy tính, đóchính là CPU

CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit, tạm dịch là bộ xử lý trung tâm, làcác mạch điện tử trong máy tính, thực hiện các câu lệnh của chương trình máytính bằng cách thực hiện các phép tính số học, logic, so sánh và các hoạt độngnhập/xuất dữ liệu cơ bản do mã lệnh chỉ ra

Hiện nay nó có kích thước khá là nhỏ nhắn khi chỉ vừa bằng kích thước củanhững tấm hình thẻ

1.1 Cấu trúc cơ bản của một CPU

Cấu trúc cơ bản của một CPU gồm 5 thành phần trong đó có 3 bộ phậnchính đó là CU, ALU và Registers

Hình 1.1 Cấu trúc của một CPU

1.1.1 Khối điều khiển CU – Control Unit

Đây là thành phần của CPU thực hiện nhiệm vụ thông dịch các lệnh củachương trình, đồng thời điều khiển hoạt động xử lý và được điều tiết chính xácbởi xung nhịp đồng hồ hệ thống Phần này là phần cốt lõi của một bộ xử lý, đượccấu thành từ các mạch logic so sánh với linh kiện bán dẫn tạo thành.

2.mạch logic so sánh với linh kiện bán dẫn tạo thành

1.1.2 ALU – Arithmetic Logic Unit

Trong các thành phần của máy tính, ALU có chức năng thực hiện các phéptoán số học và logic sau đó sẽ trả lại kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ 1.1.3 Các thanh ghi – Registers

Là các bộ nhớ có dung lượng nhỏ nhưng lại có tốc độ truy cập càng cao,nằm ngay trong CPU, dùng để lưu trữ tạm thời các toán hạng, kết quả tính toán,địa chỉ các ô nhớ hoặc thông tin điều kiện Mỗi một thanh ghi có một chức năng

cụ thể Thanh ghi quan trọng nhất đó chính là bộ đếm chương trình Program Counter) chỉ đến lệnh sẽ thi hành tiếp theo

1.2 Nguyên lý hoạt động của một CPU

Sau nhiều lần cải tiến, CPU vẫn giữ được các chức năng cơ bản của mình

và hoạt động với 3 bước đó là:

1.2.1 Tìm nạp (Fetch instruction from memory)

Quá trình nạp liên quan đến việc nhận được một lệnh Lệnh được biểu diễndưới dạng một chuỗi các số và được chuyển từ CPU từ RAM Mỗi một lệnh chỉ làmột phần nhỏ của bất kỳ thao tác nào, nên CPU cần phải biết lệnh nào sẽ đượcthực hiện tiếp theo Địa chỉ lệnh hiện tại sẽ được giữ bởi một Program Counter -

bộ đếm chương trình (PC) PC và các lệnh đó sẽ được đặt vào một InstructionRegister-thanh ghi lệnh (IR) Độ dài của PC sẽ tăng lên để tham chiếu đến địachỉ của lệnh tiếp theo

1.2.2 Giải mã (Decode instructions into commands)

Khi một lệnh được tìm nạp và lưu được lưu trữ trong IR, CPU sẽ truyềnlệnh tới một mạch là bộ giải mã lệnh Điều này sẽ chuyển đổi lệnh thành các tínhiệu được truyền qua các phần khác của bộ xử lý CPU để thực hiện hành động.1.2.3 Thực thi (Execute commands)

Bước cuối cùng, các lệnh được giải mã và gửi đến các bộ phận liên quancủa CPU để thực hiện Kết quả thường được ghi vào một CPU register – nơichúng được tham chiếu bằng các lệnh sau đó Hiểu đơn giản thì nó giống nhưchức năng của bộ nhớ trên máy tính Một trong những nhà sản xuất CPU lớnnhất và lâu đời nhất thế giới chính là Intel Có thể nói Intel đã gần như độcquyền trong mảng sản xuất và vận hành máy tính, máy chủ Trải qua quá trìnhdài phát triển từ năm 1971, các con chip (bộ vi xử lý) của Intel không ngừng cảitiến và phát triển, ngày càng trở nên hiện đại và mạnh mẽ hơn cùng với các côngnghệ mới được áp dụng

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CPU CỦA HÃNG INTEL 2.1 Giới thiệu chung về công ty Intel

Tập đoàn Intel (Integrated Electronics) được thành lập năm 1968, có trụ

sở tại Santa Clara – California, Hoa Kỳ Những ngày đầu thành lập, Intel là công

ty chuyên sản xuất các sản phẩm như chip vi xử lý cho máy tính và các linh kiệnmáy tính cơ bản Qua thời gian, các sản phẩm của Intel ngày một đa dạng vàhoàn thiện hơn Họ không ngừng cải tiến và đổi mới công nghệ, liên tục nângcấp hệ thống của mình từ chất lượng nhân viên tới áp dụng các công nghệ hiệnđại và mới nhất vào các sản phẩm của mình Tới nay, Intel luôn là đơn vị tiênphong trong ngành linh kiện máy tính, đặc biệt là sản xuất các con chip máy tính.Với bề dày lịch sử phát triển cùng với tệp khách hàng đa dạng kéo dài từ ngườidùng phổ thông cho đến các doanh nghiệp lớn, các công ty, v.v, …, Intel đã cho

ra mắt không ít các dòng chip cùng các thế hệ chip xử lý và được chia thànhnhiều phân khúc cho người dùng Hiện tại, Intel có 3 dòng sản phẩm vi xử lýchính cho người dùng phổ thông là Intel Pentium, Intel Celeron và Intel Core i

2.2 Lịch sử phát triển CPU của Intel

Từ thế hệ CPU đầu tiên mà họ sản xuất đó là CPU 404, CPU 808, CPU

80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586, rồi tiếp theo là CPU Pentium, >CPU Core Dual, Core 2 Quad, > và cho đến dòng CPU mới nhất là Core i (corei3, core i5, core i7, core i9)

Hình 2 1 Lịch sử phát triển CPU của Intel

2.3 Các dòng chip CPU phổ biến hiện nay của Intel

2.3.1 Intel Pentium

Sơ lược:

Pentium là dòng chip xử lý được Intel sản xuất với mục đích đạt được hiệunăng ổn định với mức giá phải chăng nhất Dòng chip này thường được sử dụngtrên các dòng máy có cấu hình thấp và nhu cầu mức bình dân, không phải xử lýcác tác vụ phức tạp Để hạ giá thành, CPU Pentium không được hỗ trợ các côngnghệ hiện đại như Turbo Boost hay siêu phân luồng do có giá thành bình dânnhưng bù lại sản phẩm có khả năng tương thích với rất nhiều bo mạch đến từcác hãng khác nhau Từ năm 2017, định hướng của Intel cho CPU Intel Pentium

sẽ là tập trung phát triển và cung cấp tới thị trường 2 dòng chip Pentium Gold vàPentium Silver

Hình 2.2 CPU Intel Pentium

Ưu điểm của CPU Intel Pentium:

- Giá thành thấp

Intel không trang bị quá nhiều công nghệ trong Intel Pentium vì mong muốngiảm chi phí cho dòng CPU này nhưng vẫn đảm bảo mức hiệu năng ổn định phùhợp cho những tác vụ, nhu cầu cơ bản của học sinh hay nhân viên văn phòng.Nếu nhu cầu sử dụng máy tính nhằm phục vụ những mục đích cơ bản như lướtweb, xem video, soạn thảo văn bản, sử dụng mạng xã hội,…thì CPU IntelPentium này là một lựa chọn vô cùng phù hợp với mức giá phải chăng nhất

- Tính năng và hiệu năng ổn định

Intel Pentium Silver và Intel Pentium Gold đã được Intel nâng cấp đáng kể nhằmđáp ứng nhu cầu làm việc và học tập đa dạng của người dùng Cho dù đang làmviệc hay học tập từ xa, xem nội dung phát trực tuyến hay duyệt web trực tuyến,

bộ xử lý Intel Pentium có thể mang đến những gì người dùng cần, trải nghiệmtốt hơn, hạn chế lỗi (giật, lag, ) khi cộng tác trực tuyến

Intel Pentium cũng cho thấy khả năng duyệt web nhanh không thua kém gì cácdòng CPU khác của Intel nếu không bật quá nhiều tab một lúc Intel Pentiumcũng có khả năng vận hành được những trò chơi nhẹ, không yêu cầu cấu hìnhquá cao CPU Intel Pentium Gold và Silver đã được nâng cấp công nghệ Wi-Fi đểmang lại tốc độ nhanh hơn gấp 3 lần so với trước và giảm độ trễ lên đến 75% để

có kết nối mạng nhanh hơn phục vụ cho học tập từ xa, xem nội dung phát trựctuyến hoặc chỉ duyệt web.

2.3.2 Intel Celeron

Sơ lược:

Đây là con chip được rút gọn từ phiên bản Pentium với số lượng bóng dẫn

ít hơn Đi kèm với đó là bộ nhớ cache cũng nhỏ hơn nhằm có thể hạ giá thànhsản phẩm đến mức thấp nhất Qua đó phù hợp để trang bị cho dòng laptopthuộc phân khúc tầm trung, giá rẻ Nhìn chung, chip Intel Celeron sở hữu tốc độ

xử lý các tác vụ ở mức cơ bản Điều đó giúp chip thực hiện tốt các công việc vănphòng như: truy cập Internet, tạo email và tài liệu

Hình 2.3 CPU Intel Celeron

Hiệu năng của CPU Intel Celeron:

Như đã đề cập ở trên, CPU Intel Celeron thường được nhà sản xuất sửdụng trên laptop sinh viên – văn phòng Đối với một chip xử lý cơ bản như vậy,máy tính có thể đáp ứng các yêu cầu như soạn thảo văn bản, gửi email hoặc tracứu thông tin trên internet Tính đến thời điểm hiện tại, Intel Celeron chỉ sở hữu

2 lõi và không được trang bị siêu phân luồng hay chế độ Turbo Đó cũng là lý dohiệu suất của Celeron thấp hơn so với những dòng chipset khác của hãng Tuyvẫn xử lý tốt các tác vụ hằng ngày thế nhưng nếu cần các tác vụ cao hơn như

chơi game hay sử dụng các phần mềm thiết kế đồ họa thì nên cân nhắc lựa chọnlaptop sử dụng chipset cao cấp hơn.

2.3.3 Intel Core i

Sơ lược:

Tới nay (2023), dòng CPU Intel Core I đã trải qua 13 thế hệ là Nehalem,Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell, Skylake, Kabylake, Coffelake,Coffee Lake Refresh, Ice Lake, Tiger Lake, Alder Lake, Raptor Lake Thế hệ càngmới càng được nâng cấp khả năng xử lí và trang bị card đồ họa tích hợp mạnhhơn thế hệ trước Thế hệ mới nhất cũng là thế hệ có hiệu năng mạnh mẽ cùngcác công nghệ hiện đại nhất Intel Core I là dòng chip xử lý được sử dụng phổbiến nhất của Intel Hiện nay, CPU Intel Core i có 4 dòng sản phẩm với hiệu năngtăng dần là Core i3, Core i5, Core i7 và Core i9

Hình 2 4 Một số CPU Intel core I

Các vi xử lý dòng Core i3 trước giờ đều mặc định cơ bản có 2 nhân (lõi)nhưng vì sự phát triển của công nghệ và để phân biệt rõ ràng với các dòng IntelPentium đồng thời để cạnh tranh với các CPU đến từ các hãng khác như AMD,Intel đã nâng cấp cho chip Core i3 mặc địch là 4 nhân thực (từ thế hệ thứ 8 ramắt năm 2017), bất kể là trên laptop hay máy để bàn Vi xử lý Core i3 được hỗtrợ công nghệ siêu phân luồng Hyper Threading (từ đời thứ 7 trở về trước) vàTurbo Boost cho phép tự động ép xung vi xử lý khi chạy tác vụ nặng

Cũng giống như Core i3, Intel Core i5 là một dòng trung cấp, trước giờ đều

có 4 nhân và hiện tại là 6 nhân mặc định (cá biệt một số có thể hơn gấp đôi số

đó, mới nhất có thể kể đến Intel Core i5 13600K với tận 14 nhân) Không đượctrang bị Hyper Threading (vì có số lượng nhân thực đã nhiều bằng số luồng) mà

bù lại phiên bản Turbo Boost (Turbo Boost 2.0) mới hơn và mạnh hơn của Corei3, các thông số khác cũng cao hơn so với Core i3 CPU này cho trải nghiệm vượttrội cho máy tính các nhân và công việc kinh doanh, sáng tạo và đa nhiệm

Core i7 với hiệu năng mạnh mẽ cùng các công nghệ hiện đại Tất cả cácsản phẩm Core i7 đều có cả 2 công nghệ trên với phiên bản mới và mạnh hơncùng số nhân mặc định là 6 và 8 nhân (hiện nay là 12 nhân và 14 nhân ở đời thứ

12 và 13) Đây là dòng chip được cho là mạnh nhất của Intel trước đây cho đếnkhi dòng i9 ra mắt (2018) phù hợp cho xử lý các tác vụ nặng như game nặng,kết nối và bảo mật cao cấp

Cuối cùng là Core i9 với số nhân hiện nay lên đến 24 nhân, 1 con quái vậtcho khả năng xử lý lượng dữ liệu lớn và phức tạp như diễn họa 3D, video 4KUltra HD, video 360, các thuật toán, bảo mật an ninh,…đa nhiệm nhiều tác vụcùng lúc Nó thường được gắn vào các máy chủ, máy trạm, các máy sử dụng cho

đồ họa cực nặng, Deep Learning, Machine Learning, A.I, v.v, … và đi kèm với giáthành đắt đỏ

CHƯƠNG 3: INTEL CORE I 3.1 Các công nghệ được sử dụng

3.1.1 Turbo Boost

Turbo Boost là một tính năng chỉ có trên các vi xử lý Core i từ i3 đến i9(trước đây thì không có trên i3) cho phép các vi xử lý tạm thời tự ép xung Tínhnăng này giúp cho 1 vài nhân cần xử lý nặng hơn tự tăng xung nhịp của mìnhgiúp tăng hiệu quả sử dụng điện năng và hiệu năng xử lý cho sản phẩm

Hình 3.1 Công nghệ Intel Turbo Boost

Công nghệ Turbo Boost hoạt động như thế nào? Các CPU thường khôngcần hoạt động trên tần số tối đa Một số chương trình dùng nhiều hơn vào bộnhớ để hoạt động trơn tru, trong khi số khác lại ăn nhiều vào CPU Công nghệTurbo Boost Intel là một giải pháp tiết kiệm năng lượng dành cho sự mất cânbằng này: nó cho phép CPU chạy ở tốc độ xung nhịp cơ bản khi xử lý khối lượngcông việc nhẹ, sau đó được đẩy lên tốc độ xung nhịp cao hơn khi xử lý khốilượng công việc nặng

Chạy ở tốc độ xung nhịp thấp hơn (số chu kỳ được bộ xử lý thực hiệntrong mỗi giây) cho phép bộ xử lý sử dụng ít năng lượng hơn, có thể giảm nhiệtnăng và tác động tốt đến tuổi thọ pin của máy tính xách tay Nhưng khi cần tốc

độ cao hơn, Công nghệ Intel Turbo Boost sẽ chủ động tăng tốc độ xung nhịp để

bù lại Điều này đôi khi được gọi là "ép xung theo thuật toán" Công nghệ IntelTurbo Boost có khả năng tăng tốc độ CPU lên đến Tần số Turbo Tối đa trong khivẫn ở trong giới hạn nhiệt độ và mức điện năng an toàn Điều này có thể tănghiệu năng trong cả ứng dụng một phân luồng và nhiều phân luồng (các chươngtrình sử dụng nhiều lõi xử lý)

Khi xử lý khối lượng công việc nhẹ, CPU sẽ chạy ở tần số cơ bản được liệt

kê trong thông số kỹ thuật của CPU (Hoặc thấp hơn, khi công nghệ IntelSpeedStep tiết kiệm năng lượng điều chỉnh tốc độ CPU.) Khi xử lý các luồng phầncứng được đánh dấu cho hiệu suất cao, Công nghệ Turbo Boost Intel sẽ tăng tốc

độ xung nhịp lên đến Tần số xử lý tối đa

Ví dụ: bộ xử lý Intel Core i9-9900K có tần số cơ bản là 3.60 GHz và tần sốTurbo Tối đa là 5.00 GHz Lưu ý rằng tùy vào tình trạng của nó, một CPU nhấtđịnh không phải lúc nào cũng đạt đến Tần số Turbo Tối đa Sự gia tăng về tốc độthay đổi tùy thuộc vào khối lượng công việc và khoảng nhiệt độ khả dụng Khi sosánh tốc độ xung nhịp của CPU, Tần số Turbo Tối đa là con số chính cần ghi nhớ

Nó phản ánh hiệu suất cao nhất của bộ xử lý trước khi ép xung Cùng với sốlượng lõi và các tính năng cao cấp, nó là một trong điểm quan trọng cần lưu ýkhi mua CPU

Công nghệ Intel Turbo Boost 2.0 tuân theo cách hoạt động được mô tả ởtrên và có sẵn trên hầu hết các bộ xử lý Intel Core mới hơn Thế hệ thứ 2 (bộ xử

lý Intel Core i5, i7, i9 và bộ xử lý Intel Xeon) Công nghệ Turbo Boost 3.0 Intel làphiên bản nâng cao của phiên bản 2.0, giúp tăng tốc độ của lõi CPU nhanh nhấtriêng lẻ, đồng thời điều hướng các khối lượng công việc quan trọng đến các lõiđược tăng cường đó Công nghệ này có thể tăng hiệu suất đơn luồng lên đến15% Công nghệ Turbo Boost 3.0 Intel đã có sẵn trong các bộ xử lý Intel® Coredòng X, bao gồm: Bộ xử lý Intel Core i7-69xx/68xx Bộ xử lý Intel Corei9-7900X/i9-7920X/i9-7940X/i9-7960X/i9-7980XE/i7-7820X/i7- 9800X Bộ xử lýIntel Core i9-9820X/i9-99x0XE/i9-99x0X Dòng sản phẩm Bộ xử lý Intel Xeon E5-

1600 v4 (đơn chip)

3.1.2 Siêu phân luồng Hyper Threading

Hyper Threading Technology là công nghệ siêu phân luồng (HT – HyperThreading) giúp các các nhân xử lý có thể giả lập thêm một nhân nữa để xử lý.Tính năng này giúp CPU có thể xử lý nhiều luống dữ liệu hơn số nhân thực cósẵn Công nghệ này đã có trên tất cả các dòng và các thế hệ vi xử lý Intel Core i

Hình 3.2 Công nghệ Intel Hyper-Threading

Gần như tất cả các CPU ngày nay đều đa lõi: chúng chứa một số bộ xử lý

có thể xử lý các tác vụ khác nhau cùng một lúc Tuy nhiên, lợi ích của việc thêmnhiều lõi không phải lúc nào cũng được giải thích rõ ràng Vậy đâu là khác biệtgiữa các ứng dụng đơn luồng và đa luồng? Siêu phân luồng là gì và công nghệnày khác với đa luồng thông thường như thế nào?

Để giải thích các lợi ích của các lõi bổ sung và Công nghệ siêu phân luồng,hãy cùng xem các thuật ngữ này và giải thích ý nghĩa của chúng khi chạy cácgame và ứng dụng hằng ngày

Đa luồng là gì?

Hình 3.3 Đa luồng trong CPU

Đa luồng là một hình thức song song hóa hoặc phân chia công việc để xử

lý đồng thời Thay vì đưa khối lượng công việc lớn cho một lõi, các chương trìnhphân luồng chia công việc thành nhiều luồng phần mềm Các luồng này được xử

lý song song bởi các lõi CPU khác nhau để tiết kiệm thời gian

Tùy thuộc vào cách thiết kế, các game có thể được phân luồng ít hoặcphân luồng nhiều Một số công cụ phát triển game cũ được biết đến về sự phụthuộc vào hiệu năng đơn luồng, có nghĩa là các công cụ này chủ yếu sử dụngmột lõi CPU đơn và tăng mạnh hiệu năng nhờ tốc độ xung nhịp cao hơn

Ngày nay, các công cụ phát triển game như Unreal Engine 4 sử dụng nhiềulõi khi tạo các cảnh phức tạp Các công cụ cũng có thể sử dụng đa luồng để xử lýcác phần khác nhau của "lệnh gọi vẽ" — các lệnh được gửi từ CPU đến GPU vềcác đối tượng trong game, kết cấu và trình tạo bóng để vẽ

Siêu phân luồng là gì?

Công nghệ siêu phân luồng Intel là một cải tiến phần cứng cho phép nhiềuluồng cùng chạy trên mỗi lõi Nhiều luồng hơn có nghĩa là có nhiều công việcđược thực hiện song song hơn Khi Công nghệ siêu phân luồng Intel hoạt động,CPU sẽ hiển thị hai bối cảnh thực thi trên mỗi lõi vật lý Điều này có nghĩa là mộtlõi vật lý hiện hoạt động giống như hai "lõi logic" có thể xử lý các luồng phầnmềm khác nhau Ví dụ, bộ xử lý Intel® Core™ i9-10900K 10 lõi sẽ có 20 luồngkhi Công nghệ Siêu phân luồng được kích hoạt Hai lõi logic có thể xử lý các tác

vụ hiệu quả hơn so với lõi đơn luồng truyền thống Bằng cách tận dụng thời giankhông hoạt động mà trước đây lõi chờ các tác vụ khác hoàn thành, Công nghệ

siêu phân luồng của Intel sẽ cải thiện thông lượng CPU (lên tới 30% trong cácứng dụng máy chủ) Có thể hiểu cách hoạt động của nó như sau : 1 người bìnhthường vác được 1 bao gạo nhưng khi công nghệ được kích hoạt thì người đó sẽvác được 2 bao gạo (dĩ nhiên có 2 người vác 2 bao sẽ tốt hơn, điều này cũng lígiải cho việc từ đời 8 trở đi Core i3 không còn áp dụng công nghệ này vì số lượngnhân thực đã được tăng lên nên không cần phải giả lập nữa).

Với công nghệ Siêu phân luồng CPU, máy tính có thể xử lý nhiều thông tinhơn trong thời gian ngắn hơn và chạy nhiều tác vụ nền hơn mà không bị giánđoạn Trong hoàn cảnh phù hợp, công nghệ cho phép các lõi CPU thực hiện hiệuquả hai việc cùng một lúc Các khách hàng đa nhiệm, người phát trực tiếp vàchuyên gia chạy các chương trình nhiều luồng có thể tăng trải nghiệm điện toáncủa họ bằng cách nâng cấp lên máy tính xách tay chơi game hoặc CPU máy tính

để bàn chơi game có Công nghệ siêu phân luồng Intel

Hyper threading technology– siêu phân luồng còn là công nghệ nằm ngoài

“vương quốc” x86, là một phần nhỏ của SMT Ý tưởng đằng sau SMT rất đơngiản: một CPU vật lý sẽ xuất hiện trên hệ điều hành như là hai CPU và hệ điềuhành không thể phân biệt được Trong các CPU sử dụng công nghệ Hyper-Threading technology, mỗi CPU logic sở hữu một tập các thanh ghi, kể cả thanhghi đếm chương trình PC riêng (separate program counter) CPU vật lý sẽ luânphiên các giai đoạn tìm và giải mã giữi hai CPU logic và chỉ cố gắng thực thinhững thao tác từ hai chuỗi lệnh đồng thời theo cách hướng tới những đơn vịthực thi ít được sử dụng

3.1.3 Công nghệ khác

Công nghệ khác được nhắc đến trong bài này là Intel Bridge Một trongnhững cải tiến mở rộng cho các ứng dụng di động chạy trên PC, đem đến hiệuquả hơn khi chơi game cho người dùng Với khả năng có thể hỗ trợ được tất cảcác nền tảng x86 bao gồm luôn cả AMD Đây là một công nghệ khía cạnh quantrọng trong các chiến lược XPU của nhà Intel

Hình 3.4 Công nghệ Intel Bridge

3.2 Các thế hệ của chip intel core i

3.2.1 Nehalem (thế hệ đầu tiên)

Hình 3.5 Thế hệ Nehalem của Intel core i

Được ra mắt cuối năm 2008 đầu năm 2009, Nehalem được sản xuất đểthay thế kiểu kiến trúc Core 2 cũ (Core 2 Dual, Core 2 Quad…) Thế hệ này họsản xuất CPU trên quy trình 32 nm và lần đầu tiên được tích hợp công nghệTurbo Boost cùng với Hyper Threading trên cùng một con chip, điều này giúptăng hiệu năng đáng kể so với các thế hệ chip trước đó

CPU đời đầu tiên này sẽ được ký hiệu bằng + , ví dụ như i3 – 520M, i5 –282U,… CPU thế hệ đầu thì Intel sử dụng Socket LGA 1156 và một số model thì

họ sử dụng Socket 1366

3.2.1 Sandy Bridge (thế hệ thứ 2)

Hình 3.6 Thế hệ Sandy Bridge của Intel core i

Sandy Bridge là thế hệ thứ 2 của hãng ra mắt năm 2011 và tuy họ vẫn sửdụng tiến trình 32 nm nhưng so với thế hệ đầu thì GPU (nhân xử lý đồ họa) vớiCPU (bộ vi xử lý trung tâm) đã cùng được sản xuất trên quy trình 32 nm và cùngnằm trên một đế Điều này có tác dụng giảm diện tích và đồng thời tăng khảnăng tiết kiệm điện vì lúc này CPU và GPU sẽ sử dụng chung bộ nhớ đệm

Ngoài ra, ở thế hệ Sandy Bridge việc mã hóa video và giải mã video đãmạnh mẽ hơn rất nhiều đồ họa đã tích hợp thêm tính năng “Intel Quick SyncVideo ” và đồng thời Turbo Boost cũng được nâng cấp lên phiên bản mới (phiênbản 2.0) Ở thế hệ 2 thì CPU đa phần là 2 lõi, riêng các phiên bản có hậu tố QM

và QE sẽ có 4 lõi và đều tích hợp GPU HD Graphics 3000 Được ký hiệu bằng 4chữ số (bắt đầu bằng số 2)+ hậu tố, ví dụ như i3 – 2820QM, i5 – 2333s, i5 –2520U… một điều nữa là dòng CPU thế hệ 2 thường sử dụng socket LGA 1155