Bài thảo luận môn kiến trúc máy tính pps

Để giải quyết điều này Intel đã tích hợp luôn một chip điều khiển bộ nhớ trong BXL giúp tăng tốc độ giao tiếp với bộ nhớ, băng thông giao tiếp giữa BXL với các thành phần khác trong hệ

Trường Đại Học Kinh Tế Kĩ

Thuật Công Nghiệp

Nghiên cứu cấu trúc các dòng chip

Intel Core I hiện nay.

Phần 1 – Sơ lược về dòng chip core I của Intel

 Hiện tại, Intel có khá nhiều dòng BXL Core i khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu từ phổ thông đến cao cấp.

 Kể từ khi kiến trúc Nehalem thay thế kiến trúc Core 2, Intel đã liên tục cho ra đời nhiều dòng bộ xử lý (BXL) dựa trên nền tảng này với những cách đặt tên hoàn toàn mới Vậy có gì khác nhau giữa những dòng BXL đó? Mời bạn cùng Test Lab điểm qua một vài công nghệ nổi bật cũng như những điểm khác biệt của chúng.

 Đặc điểm chung của Nehalem

 Trước đây các BXL Core 2 muốn giao tiếp với các thành phần khác đều phải thông qua chipset cầu bắc bằng tuyến FSB (Front Side Bus) khiến hiệu suất hoạt động của các thành phần quan trọng cần băng thông lớn như bộ nhớ RAM, card đồ họa bị giảm Để giải quyết điều này Intel

đã tích hợp luôn một chip điều khiển bộ nhớ trong BXL giúp tăng tốc

độ giao tiếp với bộ nhớ, băng thông giao tiếp giữa BXL với các thành phần khác trong hệ thống Cùng với việc tích hợp thêm chip vào BXL thì số chân giao tiếp giữa BXL và bo mạch chủ (BMC) cũng nhiều hơn

Kiến trúc tổng quát hệ thống Bloomfield

 Hệ thống bộ nhớ đệm (cache) trên các BXL mới cũng có chút thay đổi với việc tăng cường thêm mức cache L3 dùng chung (L1, L2 riêng

trên mỗi nhân) thay vì chỉ có 2 mức cache là L1 riêng trên mỗi nhân và L2 dùng chung như Core 2 Ưu điểm của thiết kế này giúp việc trao đổi dữ liệu giữa các nhân hiệu quả hơn mà không cần thông qua các cache bên trong của mỗi nhân Giao thức truy xuất dữ liệu trong

cache của các nhân cũng có sự chuyển biến thành giao thức MESIF (Modified, Exclusive, Shared, Invalid and Forward) giúp giảm bớt tần suất truy cập cache của các nhân để nâng cao hiệu quả tính toán song song.

 Ngoài ra, trong vi kiến trúc Nehalem, Intel lần đầu tiên còn tích hợp một chip điều khiển năng lượng PCU (Power Control Unit) để hiện

thực công nghệ mới là Turbo Boost, giúp tự động chuyển năng lượng

dư thừa từ những nhân “rảnh rỗi” sang nhân đang cần tải công việc lớn và nhân này sẽ hoạt động ở mức xung nhịp cao hơn mặc định

nhằm tăng hiệu quả đồng thời cũng tiết kiệm điện hơn Và một công nghệ khá quen thuộc trên các dòng vi xử lý Pentium 4 trước đây vốn

bị quên lãng trên kiến trúc Core 2 do không cải thiện nhiều hiệu năng, giờ đây đã trở lại là Hyper Threading (công nghệ siêu phân luồng -

HT) nhờ ưu điểm của kiến trúc Nehalem Với công nghệ này mỗi nhân trong BXL có thể xử lý cùng lúc đến hai luồng, mang lại hiệu năng cao hơn khi chạy đa nhiệm cũng như các ứng dụng đa luồng.

 Chiến binh Bloomfield “đỉnh”

 Đây là dòng Nehalem đầu tiên cho máy để bàn hướng đến nhu cầu xử

lý đồ họa, chơi game đỉnh nhất (Extreme Edition) với đầy đủ các công nghệ bên trên, kí hiệu nhận diện là Core i7-9xx Chip điều khiển bộ

nhớ bên trong các BXL dòng này hỗ trợ đến 3 kênh (triple channel) thay vì chỉ hai kênh (dual channel) như thông thường giúp nâng băng thông giao tiếp bộ nhớ lên đến 25,6GB/s và dung lượng RAM tối đa là 24GB DDR3 Tuyến FSB trước đây cũng được đổi thành Intel QPI

(QuickPath Interconnect) và chỉ đảm nhiệm việc trao đổi giữa BXL với các thành phần còn lại trong hệ thống thông qua chipset cầu bắc

(ngoài bộ nhớ) Và để phù hợp với những thay đổi mới, socket

LGA775 (775 chân) cũng được thay thành LGA1366 với số chân lên đến 1.366; đi cùng với thế hệ BXL này là các BMC chipset Intel X58 với khả năng hỗ trợ cả hai công nghệ đồ họa SLI và ATI CrossFireX Các BXL Bloomfield đều có 4 nhân cùng công nghệ HT giúp BXL có thể xử

lý cùng lúc đến 8 luồng Chính trong dòng Bloomfield này cũng chia

ra hai phân khúc nhỏ là 9x0 thông thường và 9x5 Extreme Edition với điểm khác biệt duy nhất nằm ở tuyến bus hệ thống (9x0 là 4,8GT/s

trong khi 9x5 là 6,4GT/s) Hiện phiên bản mạnh nhất trong dòng này là BXL Intel Core i7-975 Extreme Edition (ID: A0906_49).

 Mới đây Intel cũng đã tung ra BXL 6 nhân Core i7-980X Extreme Edition cũng với những kiến trúc tương tự nền tảng

Bloomfield nhưng có đến 6 nhân với 12 luồng xử lý và được đổi tên thành Gulftown (tên mã thêm chữ X phía sau 9xx) Intel cũng đã tích hợp thêm chức năng bảo mật mới vào BXL này là Intel AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions) giúp tăng hiệu suất mã hóa và giải mã, mang lại tốc độ hoạt

động cao hơn trong các môi trường đòi hỏi bảo mật cao Đây

là BXL 9xx đầu tiên sản xuất trên công nghệ 32nm thay cho

45nm, giúp BXL tận dụng điện năng hiệu quả hơn Cụ thể

i7-980X với 6 nhân, mỗi nhân xung nhịp 3,33GHz nhưng chỉ tiêu thụ ngang với i7-975 bốn nhân cùng xung nhịp BXL mới vẫn chạy trên nền tảng chipset Intel X58 và tuyến bus hệ thống vẫn

là 6,4GT/s tương tự dòng Core i7-9x5.

 Lynnfield cho trung và cao cấp

 Các BXL Core i7-9xx tuy hiệu năng cao nhưng giá thành cho một hệ thống Bloomfield cũng quá “khủng” (BXL + bo mạch chủ + RAM triple channel…) và đa số người dùng không cần đến hiệu năng quá “đỉnh”

Để giải quyết điều này, Intel đã cho ra đời dòng Lynnfield (máy để bàn) với một vài điểm khác biệt so với "đàn anh" Bloomfield Chip điều

khiển bộ nhớ tích hợp trong BXL chỉ hỗ trợ bộ nhớ DDR3 kênh đôi thay vì 3 và băng thông bộ nhớ cũng giảm xuống còn 21GB/s; dung lượng hỗ trợ tối đa là 16GB Lynnfield cũng tích hợp luôn điều khiển giao tiếp với card đồ họa vào BXL nên giờ đây trên BMC chỉ còn lại một chip cầu nam và tuyến Intel QPI được rút gọn thành Intel DMI với băng thông thấp hơn (2,5GT/s) - vì băng thông cho hai thành phần

ngốn nhiều nhất là RAM và card đồ họa đã được tích hợp vào BXL Tuy nhiên điều khiển đồ họa trong BXL Lynnfield chỉ hỗ trợ băng

thông 16x khi chạy 1 card và 8x8x khi chạy hai card (SLI hay ATI),

trong khi Bloomfield là 16x16x và những BXL Lynnfield thế hệ đầu tiên này cũng được Intel khóa hệ số nhân nên không thể ép xung bằng

những cách thông thường Những rút gọn này đã giúp các BXL

Lynnfield có giá thành thấp hơn so với "đàn anh" Và trong dòng

Lynnfield, Intel cũng chia ra hai phân khúc là Core i5 (7xx, 4 nhân,

không có công nghệ HT), đại diện là i5-750 (ID: A0910_42) cho người

Kiến trúc tổng quát hệ thống Lynnfield

 Intel vừa mới bổ sung một phiên bản cho dòng này là Intel

Core i7-875K với một cải tiến đáng giá là hệ số nhân đã được

mở, đáp ứng cho những người đam mê ép xung cũng như

những game thủ muốn tăng tốc hệ thống khi đối đầu với

những game hạng nặng Về cơ bản, Core i7-875K thực chất là Core i7-870 với những thông số tương đương nhưng được mở

hệ số nhân và rút gọn 2 tính năng là VT-d (Virtualization

Technology for Directed I/O - tính năng cho phép người dùng gán trực tiếp thiết bị vật lý trong hệ thống cho một máy ảo thay

vì phải giả lập bằng phần mềm giúp cải thiện hiệu năng của các giải pháp ảo hóa) và Trusted Execution Technology (bảo vệ dữ liệu cũng như chương trình khỏi những mối nguy hiểm) Có

thể phân biệt dòng hệ số nhân mở với các thế hệ trước bằng kí

tự “K” phía sau tên mã.

luồng xử lý giúp các máy tính xách tay đủ sức chinh phục

những ứng dụng đồ họa nặng ký cùng game đỉnh Các BXL dòng này hỗ trợ các công nghệ chạy đa card đồ họa (16x hay 8x8x) SLI lẫn ATI CrossFireX Socket của dòng Clarkfield cũng được đổi từ LGA1156 thành PGA988.

 Clarkdale cho phổ thông và tầm trung

 Đối với đại đa số người dùng thông thường thì một

hệ thống máy tính với đồ họa tích hợp đã là quá đủ, nhưng nền tảng Lynnfield lại bắt buộc phải có card

đồ họa rời Câu trả lời là thế hệ Nehalem Clarkdale tích hợp một nhân xử lý đồ họa khá mạnh bên cạnh chip điều khiển bộ nhớ và điều khiển giao tiếp với đồ họa rời như Lynnfield (16x hay 8x8x) Số nhân xử lý của Clarkdale được rút gọn còn hai nhân với 4 luồng

xử lý qua công nghệ HT; mức cache L3 cũng giảm xuống còn 4MB Clarkdale đi cùng các chipset H55, H57 và Q57 đồng thời vẫn có thể chạy trên các BMC chipset Intel P55 (không sử dụng được đồ họa tích hợp).

Kiến trúc tổng quát hệ thống Clarkdale

 Dòng này cũng được chia thành 2 phân khúc là Core i3 (tên mã Core i3-5xx) cho người dùng phổ thông và Core i5 (tên mã Core i5-6xx) cho phân khúc cao hơn với điểm khác biệt nằm ở công nghệ Intel Turbo

Boost: Core i5 vẫn có, còn Core i3 không có tính

năng này, có lẽ để giảm giá thành.

 Tương tự Core i5-875K, Intel mới tung ra thêm phiên bản hệ số nhân mở cho phân khúc Clarkdale là Intel Core i5-655K với những thông số tương tự Core i5-

650 nhưng rút gọn tính năng VT-d và Trusted

Execution Technology.

17,1GB/s thay vì 21GB/s như Clarkdale BXL Arrandale cũng trang bị hai nhân với 4 luồng xử lý đồng thời nhưng có mức cache L3 khác nhau tùy theo dòng.

 Core i3 (tên mã Core i3-3xx) với mức cache L3 là 3MB, không có công nghệ Turbo Boost hướng đến đối tượng người dùng phổ thông Core i5 với hai dòng là Core i5-4xx và Core i5-5xx (cao hơn 4xx) cũng với mức cache L3 3MB, có công nghệ Turbo Boost hướng đến người

dùng tầm trung Và phiên bản cao nhất trong dòng Arrandale là Core i7 (tên mã Core i7-6xx) với hai nhân, 4 luồng xử lý, công nghệ Turbo Boost nhưng mức cache L3 là 4MB.

 Tóm lại, phân khúc các BXL Intel Core i có thể được sắp xếp như sau:

 Máy để bàn: Core i3-5xx < Core i5-6xx < Core i5-7xx < Core i7-8xx (4 nhân) < Core i7-9x0 < Core i7-9x5 < Core i7-9xxX (6 nhân)

 Máy tính xách tay: Core i3-3xx < Core i5-4xx < Core i5-5xx < Core 6xx < Core i7-7xx < Core i7-8xx.

i7-Phần 2 – Kiến trúc Sandy Bridge

 Sandy Bridge là kiến trúc chip đầu tiên của Intel mà GPU (bộ

xử lý đồ họa) và CPU được tích hợp trên cùng một tấm silicon Nhờ vậy, khả năng đồ họa và xử lý đa phương tiện của hệ

thống sẽ được tăng cường đáng kể, ví dụ như phát video ray 3D, một khả năng mà các chip Intel hiện tại chưa thực hiện được.

Blu- Ngay đầu năm 2011, Intel đã chính thức giới thiệu những bộ vi

xử lý nhanh nhất với một tên gọi mới, SandyBridge Đây là một dòng sản phẩm bao gồm các bộ vi xử lý Core i7, i5 và i3, tích hợp tính năng điều khiển bộ nhớ xử lý đồ họa chuyên dụng trên một chip duy nhất Bằng cách này, khả năng đồ họa và xử

lý đa phương tiện của hệ thống sẽ được tăng cường đáng kể.

 Có tổng cộng 29 bộ xử lý mới thuộc dòng sản phẩm Sandy

Bridge được Intel giới thiệu, đáng kể nhất là Core i7 Extreme mạnh mẽ với sức mạnh của thiết kế ULV dành cho máy tính

xách tay siêu mỏng Đó là một mớ phức tạp với rất nhiều các chip khác nhau, tất cả như khẳng định Intel đã chuẩn bị sẵn sàng nghênh chiến với các đối thủ, đặc biệt là từ phía kình

địch AMD.

 Trong danh sách này, có 12 mô hình Core i7 mới, 12 mô hình Core i5 mới và 4 mô hình Core i3 mới, cùng với một chip Core i7 Extreme

mạnh để sẵn sàng cho lựa chọn của bạn Tính năng Intel Turbo Boost 2.0 sẽ góp phần cung cấp hiệu năng đồ họa tốt nhất có thể.

 Intel tăng cường khả năng đồ họa của Sandy Bridge bằng cách tích hợp hai công cụ mới: HD Graphics 2000 và HD Graphics 3000 Trang web AnandTech cho biết, HD Graphics 2000 mạnh hơn các chip Core tích hợp đồ họa trước đây khoảng 30%, trong khi HD Graphics 3000 cải thiện 70% so với sức mạnh đồ họa tích hợp của chip Intel

Clarkdale Bạn sẽ phải bỏ ra khoảng 40 - 50 USD để có thể nhận được sức mạnh đồ họa ngang hàng với một bộ xử lýSandy Bridge được

trang bị HD Graphics 3000.

 Bên cạnh đó, Intel ra mắt công nghệ mới Quick Sync kèm

theo Sandy Bridge, với hứa hẹn sẽ mang lại sự cải tiến khả năng

chuyển mã video HD để có thể tăng khả năng xử lý các nội dung video streaming 1080p Khả năng xử lý tốt nội dung video HD chính là mục đích của Sandy Bridge, chúng sẽ hỗ trợ thêm khả năng kết nối với 3D blu-ray thông qua HDMI 1.4, phát không dây 1080p với chuẩn giao tiếp WiDi cùng công nghệ Clear Video HD cho chất lượng hình ảnh tuyệt vời bằng cách tinh chỉnh sự cân bằng màu sắc hoàn toàn tự động.

 Khởi động một dòng chip mới cũng có nghĩa là Intel sẽ tung ra một quy ước đặt tên mới, và có lẽ bạn cũng nên tìm hiểu ý nghĩa liên quan đến chúng Các nhãn Core i3, i5 và i7 vẫn được giữ nguyên, nhưng bạn sẽ nhận được một mã gồm 4 chữ số với số 2 đầu tiên cho biết

đây là chip Sandy Bridge thuộc thế hệ thứ 2 của bộ xử lý Intel Core

Ba con số tiếp theo cho biết mã SKU của bộ xử lý, không liên quan gì đến tốc độ của sản phẩm Ký hiệu M sẽ là viết tắt của Mobile, ám chỉ sản phẩm thiết kế cho nền tảng di động, còn K cho thấy đây là một chip hỗ trợ cho hoạt động ép xung (một số chip Sandy Bridge bị khóa nhân và không thể ép xung) Cuối cùng là T và S là dấu hiện chip cung cấp điện năng thấp dành cho các đối tác OEM của Intel.

 Tìm hiểu cấu trúc vi xử lý để nâng cấp chính xác

 Nếu bạn đang có ý định muốn nâng cấp hệ thống, hãy tìm đến một bo mạch hỗ trợ socket LGA 1155 mới nhất, chỉ bo mạch này mới hỗ trợ

bộ vi xử lý Sandy Bridge Nếu muốn khám phá khả năng ép xung vi xử

lý, hãy loại bỏ suy nghĩ mua một chip cấp thấp vì nó hoàn toàn bị khóa nhân Như trang AnandTech giải thích, Sandy Bridge có sự chênh lệch

về giá không đáng kể giữa các phiên bản Các bộ xử lý K dành cho ép xung chỉ đắt hơn các chip cơ bản 10 - 20 USD Quy chung lại, các chip dành cho máy tính để bàn là i5 2500K (216 USD) và Core i7 2600K (317 USD) được đánh giá là những bộ xử lý mạnh và hấp dẫn nhất trên thị trường.

Phần 3 - Sandy Bridge: Thế hệ 2 của

Intel Core

 Intel Core thế hệ đầu tiên đã có tuổi thọ đến hơn 4 năm từ tháng 8/2006 với các dòng sản phẩm từ Intel Core Solo đến sản phẩm cao cấp nhất là Intel Core i7 Không ngủ quên trên thành công, Intel đã hoàn thiện thế hệ Core thứ 2 Bài viết này sẽ cho các bạn những thông tin chi tiết nhất về sản phẩm sắp ra mắt của Intel đó chính là Sandy Bridge.

Đã ra sản phẩm thì phải có mục tiêu Intel đã đặt 2 mục tiêu cho sản phẩm của mình:

 Seamless Visual Experience

 Vậy thì Smart Performance mang đến cho các bạn những gì:

- Xung nhịp và hiệu năng cao Giúp bạn hoàn thành công việc nhanh hơn với ít điện hơn.

- Intel Turbo Boost 2.0 sẽ tự động đem đến hiệu năng cao hơn cho bạn nếu cần Mình sẽ bàn thêm ở sau nhé.

- Hỗ trợ SMT 4-way và 8-way đưa đến khả năng multi-tasking

ấn tượng

Còn Seamless Visual Experience mang lại

- Mang đến khả năng tạo, quản lý, chia sẽ video của bạn mộ cách nhanh chóng nhất.

- GPU Build-in mang đến cho bạn hình tản sắc nét, các hiệu ứng tốt hơn.

Cùng điểm qua những công nghệ có mặt trên các sản phẩm Core thế hệ 2

 Trên nền tảng desktop (Vâng chúng ta sẽ chỉ bản Sandy Bridge trên desktop thôi nhé.) Cấu trúc thì chắc các bạn cũng thấy là hoản toàn tương tự như là Core i3, Core i5 (Clarkdale - Lynnfield) hay Core i7

(Lynnfield) nền tảng 1156 của Intel Sandy Bridge có điểm gì nổi bật?

- Đó là tiếng tock trong tiếng tick - tock của quy trình 32nm Vâng, thế

hệ thứ 2 của Intel trên quy trình 32nm Thế hệ 2 của công nghệ Hi-K+ Metal Gate nhằm đem đến khả năng tiếp kiệm điện và giảm lượng điện thừa.

- Nhân đồ hoạ tích hợp bên trong cũng sử dụng công nghệ 32nm là một bước tiến khi so với các BXL Clarkdale vốn có nhân đồ hoạ dựa trên công nghệ 45nm.

 - Điểm nhấn là tích hợp đồ hoạ trong CPU giúp bạn mua 1 được 2

Hiệu năng đã có sự cải thiện ấn tượng so với lần tích hợp đầu tiên

trong Clarkdale Nhưng cũng chỉ có 16 lanes cho PCI-E để sử dụng card đồ hoạ với cấu hình 16x hoặc 8x-8x Tất nhiên những giải pháp

từ nF200 hay Lucid sẽ mang lại cho các bạn cấu hình đồ hoạ tốt hơn.

- Hỗ trợ mã hoá Advanced Encryption Standard (AES) từ phần cứng giúp các bạn giải mã và mã hoá dữ liệu nhanh nhất có thể.

- Intel® Quick Sync Video Technology 1 từ đó là kinh ngạc Nếu các bạn đã đọc trên vOz thì chắc các bạn đã biết Nếu những bạn nào

chưa biết thì ở phần sau sẽ có Yên tâm.

Socket mà các BXL Sandy Bridge trên desktop sử dụng chính là

LGA1155 Lần nữa thay đổi socket, không biết Intel có đang giúp các nhà sản xuất mainboard thu được nhiều lợi nhuận hơn không nhưng

mà về phía người dùng thì điều này rất bất tiện nếu muốn trải nghiệm Sandy Bridge

Tiêu thụ điện năng khá thấp khi mà các mức tiêu thụ điện cho các BXL

là 95W/65W/45W/35W