TÌM HIỂU CẤU TRÚC DÒNG MÁY TÍNH SỬ DỤ NG VI X Ử LÝ CORE I7LENOVO THINKPAD X220T

Nếu như với Nehalem, Intel cho GPU nhân xử lý đồ họa với CPU bộ vi xử lý trung tâm nằm trên 2 đế trong cùng một gói xử lý thì trong Sandy Bridge cả 2 lại được tích hợp trên cùng một đế v

TÌM HIỂU CẤU TRÚC DÒNG MÁY TÍNH SỬ DỤNG VI XỬ LÝ CORE I7

LENOVO THINKPAD X220T

Lenovo X220 - thế hệ mới nhất của dòng ThinkPad Thừa hưởng từ dòng ThinkPad nổi tiếng của IBM, X220 là một chiếc máy tính đánh vào phân khúc doanh nhân, người dùng cao cấp với thiết kế chắc chắn, gọn gàng nhưng cũng không kém phần mạnh mẽ về phần cứng nhằm đáp ứng nhiều mục đích sử dụng khác nhau

Cấu hình chi tiết của máy:

 CPU: Intel Core I7 2620M 2.7 GHz (Turbo Boost 3,4GHz) 4 MB L3 cache.

 Mainboard: Intel QM67.

 RAM: 4 (2x2) GB DDR3bus 1333 Mhz (max 8 GB).

 GPU: Intel HD Graphics 3000

 Hard disk: Seagate ST320LT000-9VL142, 320GB 5400rpm.

 Sound card: Conexant SmartAudio HD.

 Network: lan gigabit (10/100/1000 Mbit), Wifi 802.11 a/b/g/n, Bluetooth 3.0.

 Display: 12,5 inch 16:9, 1366x768 pixel, cảm ứng đa điểm.Webcam 720p.

 OS: Microsoft Windows 7 Professional 64 Bit.

Máy được trang bị CPU intel core i7 thế hệ thứ 2 sandy bridge tốc độ 2.7GHz và có thể đạt maxspeed 3.4Ghz nhờ công nghệ tự động ép xung turbo boost, máy sử dụng mainboard Lenovo 42982 YG với chipset Intel QM67 Được trang bị bộ nhớ ram 4G DDR3 và GPU intel HD graphics 300 thinkpad x220 t có thể đáp ứng những nhu cầu thông thường như xem phim và chơi những trò chơi không đòi hỏi quá nhiều đồ họa.Sau đây ta tìm hiểu chi tiết về cấu trúc của Cpu core i7 2620M 2.7 GHz và

mainboard với chipset Intel QM67:

I Intel core I7 2620M 2.7GHz

Vi xử lý intel core i7 2620M là vi xử lý lõi kép

nhanh nhất tại thời điểm giới thiệu vào Q1,

2011 Nó dựa trên nền kiến trúc Sandy bridge

sản xuất với công nghệ 32nm và hỗ trợ

HyperThreading (Siêu phân luồng) 2 nhân với 4

luồng xử lý( tốt hơn cho khả năng thực hiện

pipeline), bộ nhớ đệm cấp 3 (cache L3) 4M cho

hiệu năng được cải thiện Tốc độ của i7 2620 là

2.7 Ghz có thế lên tới 3.4GHz nhờ vào công

nghệ Turbo boost

1 Cấu trúc Sandy brige.

Sandy Bridge là tên mã của vi cấu trúc mới sau Nehalem trong những bộ vi xử lí đượcsản xuất bằng công nghệ 32nm

Nếu như với Nehalem, Intel cho GPU (nhân xử lý đồ họa) với CPU (bộ vi xử lý trung tâm) nằm trên 2 đế trong cùng một gói xử lý thì trong Sandy Bridge cả 2 lại được tích hợp trên cùng một đế với nhau Với thiết kế này, 2 đơn vị xử lý là CPU và GPU sẽ sử dụng chung bộ nhớ đệm có trên chip Theo Intel, nó sẽ giúp các CPU theo kiến trúc Sandy Bridge hoạt động nhanh hơn với tốc độ lớn hơn nhiều so với các thế hệ trước Intelgọi nó là LLC (Last Level Cache), một loại băng thông được thiết kế với tốc độ

lên đến 384GB/s Đây có lẽ là cải tiến rất quan trọng vì GPU không cần phải kết nối trực tiếp từ bộ nhớ RAM Qua đó, hệ thống sẽ giảm được độ trễ và tiết kiệm năng lượng hơn.Không dừng lại ở đó, điều khá may mắn là đồ họa tích hợp trong CPU Sandy Bridge

có sự cải thiện đáng kể so với nhân đồ họa tích hợp trong thế hệ Clarkdale đầu tiên Điều này được thể hiện qua lượng đơn vị xử lý (execution unit - EU) Sandy Bridge có 2 phiên bản IGp (Integrated Graphics) là 6 và 12 EU, qua đó sẽ giúp người sử dụngchơi được khakhá các game nhẹ và trung bình mà không cần phải mua Card đồ họa rời

Ngoài ra, Intel còn đầu tư thêm vào năng lực mã hóa/giải mã video trên IGP của mình Đó chính là Intel Quick Sync Video Cụ thể, tính năng này sẽ mang lại khả năng chuyển đổi định dạng video cho các thiết bị cầm tay và chia sẻ qua mạng một cách nhanhnhất Đi cùng là Intel Stereoscopic 3D, Intel Clear Video HD giúp máy tính có khả năng phát video với chất lượng hình ảnh tốt và âm thanh trung thực nhất

Sandy Bridge sử dụng nền tảng chipset 6 series mang tên mã là Cougar Point Thế hệ chipset này được trang bị những công nghệ tối ưu như vPro technology, SIPP giúp bảo mật và bảo vệ dữ liệu cùng với chức năng quản lý máy tính từ xa Khả năng kết nối với các thiết bị ngoại vi cũng tốt hơn nhờ công nghệ Rapid Storage Technology

Hơn thế nữa, để mở rộng khả năng tính toán số thực của mình, Sandy Bridge sẽ có một tập lệnh mới gọi là "Advanced Vector Extensions" (AVX) Các lệnh này là một dạngcải tiến của SSE Đường dẫn dữ liệu sẽ được mở rộng từ 128-bit lên 256-bit, giới hạn lệnh hai toán hạng sẽ gia tăng lên thành bốn toán hạng, và các chức năng sắp xếp dữ liệu tiên tiến cũng được bổ sung Các cải tiến của AVX cho phép CPU sở hữu khả năng tính toán số thực cao hơn gấp đôi so với trước đây.

Cuối cùng đó chính là tính năng Turbo Boost (TB) quen thuộc từ các phiên

bản Core i vẫn sẽ xuất hiện Tuy nhiên, điểm khác biệt nằm ở chỗ đây là phiên bản cải

tiến TB 2.0 Cụ thể, TB 2.0 sẽ tự động tăng xung của CPU và GPU riêng tùy theo nhu cầu sử dụng Mặc dù vậy, đây sẽ là tin buồn cho OverClocker khi có ý định ép xung với các dòng CPU 2011 của Intel.

2 Công nghệ HyperThreading

Về bản chất, một nhân xử lý không thể xử lý hai luồng thông tin vào cùng một thời điểm Nếu chúng ta muốn cùng một lúc có được nhiều ứng dụng (hay thực chất là rất nhiều các process con, hoặc rất nhiều thread) chạy song song, hệ điều hành của chúng ta phải ra lệnh cho nhân xử lý liên tục và chuyển qua chuyển lại tác vụ xử lý cho từng thread Quá trình này diễn ra rất-rất nhanh và hoàn toàn không thể nhận biết bằng mắt thường, tạo cảm giác như CPU của chúng ta xử lý tất cả các khối lượng công việc đó song song cùng một thời điểm

Minh họa cho cách SMT (Hyper Threading) làm tăng hiệu quả xử lý của CPU

HyperThreading là tên của Intel đặt cho công nghệ SMT (Simultaneous

Multi-Threading) Công nghệ này cho phép một nhân xử lý có thể thực sự xử lý song song các thread do các ứng dụng tạo ra, bằng cách trang bị thêm một số thành phần của nhân xử lý,khiến hệ điều hành nghĩ rằng nó đang làm việc với nhiều nhân xử lý Như vậy, với một

hệ điều hành tương thích bộ xử lý nhiều nhân hay nhiều bộ xử lý, nó sẽ sắp xếp để nhiều thread cùng được gửi đến các bộ xử lý “ảo” đó Về mặt lý thuyết, khi chúng ta chỉ có một

nhân xử lý thì nó có xử lý song song được bao nhiêu thread cũng không thể tăng tốc độ

xử lý chúng lên được Tuy nhiên trong thực tế, không phải bất kỳ lúc nào mọi thành phầncủa nhân xử lý cũng được sử dụng đến, và những thành phần không được sử dụng đến này có thể dùng để xử lý thread thứ hai (hoặc thứ ba, thứ tư…) Công nghệ SMT còn giúp bộ xử lý làm việc hiệu quả hơn bằng cách giảm bớt số lần nhân xử lý phải chuyển qua chuyển lại giữa các thread ‘’song song” Quá trình chuyển này, như đã nói ở trên, diễn ra rất nhanh và liên tục, nhưng không có nghĩa là không mất thời gian, và bằng việc giảm bớt lượng công việc này, bộ xử lý có thể được rảnh rang để tập trung vào chuyên môn hơn

3 Công nghệ Turbo Boost của Intel

Theo Intel, khi bán ra sản phẩm thì nhà sản xuất thường có xu hướng kèm tặng phẩm khuyến mãi Với Intel, họ khuyến mãi cho sản phẩm của mình bằng công nghệ bên trong CPU, và đó là Turbo Boost Với một bộ phận người dùng máy tính (đa số là máy bàn) rất thích việc ép xung CPU, tuy nhiên việc này rất nguy hiểm nếu thực hiện sai qui cách hoặccòn ít kinh nghiệm, vì vậy dĩ nhiên nhà sản xuất không hề khuyến khích ép xung Thay vào đó, Intel đã phát triển công nghệ tự động ép xung CPU mang tên Turbo Boost cho các sản phẩm Core i3/5/7 Với core i7 2620M cpu có thể tăng tốc độ từ 2.7 Ghz tới 3.4 Ghz

Turbo Boost được điều khiển hoàn toàn tự động bởi bios máy tính và chipset trên bo mạch chủ do đó có thể nói nó an toàn tuyệt đối CPU sẽ tự động thay đổi xung nhịp tùy theo tải, khi làm việc nặng sẽ tự nâng xung nhịp lên và ngược lại, hạ xuống thấp nhất khi

ở trạng thái nghỉ

o Turbo boost – Hyper-Threading đem lại gì trong thực tiễn ?

Công nghệ Turbo boost tự động điều chỉnh xung nhịp từng nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử lý Công nghệ này sẽ nâng cao hiệu suất cho bộ xử lý Đồng thời giúp kéodài thời gian sử dụng pin bằng cách giảm xung nhịp của CPU khi Laptop chạy các ứng dụng không cần nhiều tính toán của CPU Công nghệ siêu phân luồng (Hyper Threading) cho phép cung cấp 2 luồng trên mỗi nhân Như vậy có thể tăng gấp đôi số tác vụ mà bộ vi

xử lý có thể thực thi Những ai thường xuyên sử dụng 3Ds max để render (diễn hoạt) phim hoạt hình đều ấn tượng bởi công nghệ này

Ví dụ, khi thực hiện render trên CPU Core 2Duo (2 nhân) thì sẽ có 2 ô render Nhưng nếu thực hiện trên Core i7 (4 nhân) thì lại có đến 8 ô render chứ không phải 4 ô như người ta nghĩ Điều này giúp giảm thời gian render xuống rất nhiều Theo đó, người dùngđược rất nhiều lợi ít, đó là việc có thể thêm nhiều chi tiết, hiệu ứng vào để đoạn phim được thực hơn, sống động hơn Tất cả các ưu điểm trên đã giúp Core i7 đạt được hiệu suất vượt trội hơn Core 2Duo Và đó cũng là yếu tố mạnh mẽ để Core i7 có nhiều khả

năng thống trị và trở thành dòng CPU được sử dụng rộng rãi trên các dòng Laptop cao cấp.

“Chúng ta sẽ có thể xử lý hai luồng video HD cùng lúc Xu hướng sử dụng video HD đang gia tăng và các chip đồ họa ngay trong CPU sẽ có thể giải mã các bộ phum Blu-ray Tính năng này giải phóng CPU, giúp vi xử lý tập trung vào các nhiệm vụ khác” - Uday Marty, giám đốc quảng cáo sản phẩm dành cho netbook của Intel cho hay

4 Intel® HD Graphics 3000

Sẽ là phóng đại nếu nói rằng Intel đã làm nên một cuộc cách mạng trong công nghệ

đồ họa tích hợp nhưng quả thực HD 2000 & 3000 là một bước nhảy vọt không thể chối cãi so với các thế hệ trước Điều đáng ngạc nhiên ở đây là, nhìn vào kiến trúc, có vẻ nhân

đồ họa mới này không khác mấy so với các con chip Clarkdale và Arrandale (Core-i socket 1156 thế hệ trước) Vậy điều gì đã làm nên khác biệt của HD 3000? Câu trả lời không nằm ở bản thân nhân đồ họa, mà lại đến từ kiến trúc của bộ vi xử lý

Trước tiên, chúng ta hãy cùng tìm hiểu nguyên nhân sức mạnh hạn chế của các nhân

đồ họa tích hợp Có 3 lý do: thứ nhất, việc gói ghém toàn bộ nhân đồ họa, nhân xử lý, bộ nhớ cache và bộ điều khiển RAM trong cùng một đế bán dẫn (một cách dễ hiểu chính là con chip CPU) Đương nhiên không thể cho hiệu năng đồ họa tương đương con chip đồ họa rời có kích thước tương đương Thứ hai: các nhân đồ họa tích hợp phải “mượn tạm” dung lượng bộ nhớ RAM để sử dụng và chịu giới hạn bởi băng thông của chúng (thấp hơn nhiều so với bộ nhớ VRAM của card đồ họa rời) Thứ ba: nhân đồ họa tích hợp còn chia sẻ băng thông với nhân xử lý

Tất nhiên, “Cầu cát” không thể tránh khỏi các vấn đề này Nhưng Intel đã phát hiện ramột con đường khác

Tất cả các đơn vị xử lý nội bộ (nhân xử lý, nhân đồ họa, bộ nhớ cache ) bên trong con chip Sandy Bridge được kết nối qua Ring Bus Theo đó, nhân đồ họa tích hợp không còn làm việc trực tiếp với bộ nhớ RAM mà thông qua bộ nhớ L3 cache tốc độ cao Nhờ vậy khả năng xử lý texture (bề mặt) được cải thiện đáng kể Ngoài ra, nhà phát triển cũngcho biết họ đã cải thiện được băng thông lên gấp đôi khiến hiệu suất làm việc song song tốt hơn trước Các thay đổi này còn cung cấp cho HD 3000 khả năng hỗ trợ OpenGL 3.0, Shader Model 4.1 và DirectX 10.1.

Ngoài các yếu tố trên, kiến trúc nhân đồ họa hoàn toàn không có gì thay đổi Intel chỉ đơn giản tăng thêm một chút xung: 1 GHz so với 900 MHz trên Clarkdale và Arrandale.

Còn một yếu tố nữa cần phải nhắc đến: HD 3000 có thể “hưởng sái” cả công nghệ Turbo Boost Giống như các nhân xử lý, xung nhân đồ họa sẽ được Boost lên (trong giới hạn nhiệt lượng cho phép) khi bộ xử lý không hoạt động hết công suất, và trả lại mức bình thường nếu bộ xử lý phải load nặng hơn

Quick Sync – dân ghiền phim không thể bỏ qua

Ngoài hiệu năng game hứa hẹn cải thiện, một điểm nhấn khác không thể bỏ qua của

“Cầu cát”: công nghệ Quick Sync hỗ trợ encoding (mã hóa) và decoding (giải mã)

Có thể ai đó đang sở hữu card đồ họa rời của AMD hay Nvidia sẽ không đánh giá cao điều này bởi CUDA và Stream/APP đã làm rất tốt, thậm chí đồ họa tích hợp cũ trên Clarkdale và Arrandale cũng trình diễn video ở mức chấp nhận được Tuy nhiên, Quick Sync sẽ khiến các dân chơi HD phải ngạc nhiên trước những gì đồ họa tích hợp

có thể làm Tiết kiệm vài chục USD cho card đồ họa rời – Tại sao không?

Ngoài những công nghệ mới ở trên core i7 2620m còn được trang bị thêm các công nghệ tiên tiến khác:

 Intel ® Virtualization Technology (Intel ® VT): Tăng cường quản lý, bảo

mật, và tính linh hoạt trong môi trường CNTT, công nghệ ảo hóa như hỗ trợ phần cứng Intel ® Virtualization Technology (Intel ® VT) kết hợp với các giải pháp ảo hóa dựa trên phần mềm cung cấp sử dụng hệ thống tối

đa bằng cách củng cố môi trường nhiều vào một máy chủ hoặc máy

PC Bằng cách trừu tượng hóa phần mềm từ phần cứng cơ bản, một thế giớicủa mô hình sử dụng mới mở ra để giảm chi phí, tăng hiệu quả quản

lý, tăng cường an ninh, trong khi cơ sở hạ tầng máy tính của bạn dễ phục hồi trong trường hợp xảy ra thảm họa

 Intel® Trusted Execution Technology (Intel® TXT):cho phép tạo nhiều môitrường làm việc độc lập Một trong những thành phần là Trusted Platform Module – TPM, cho phép tạo ra và lưu trữ các khóa bảo mật mã hóa để mã hóa dữ liệu đồng thời xác thực quyền truy nhập vào các dữ liệu này Tuy nhiên những khóa bảo mật này không hiện hữu đối với cả người sở hữu mà được lưu trữ bên trong chip Một thành phần khác của công nghệ này là chế

độ bảo vệ DMA (direct memory access)

 Execute Disable Bits: là công nghệ bảo mật của Intel, cho phép CPU có thể

phân định những vùng trên bộ nhớ mà ứng dụng được phép và những vùng ứng dụng không được phép thực thi Nhờ đó khi một mã độc được chèn vàovùng bộ nhớ quan trọng, CPU có thể nhận diện và không cho phép các mã này thực thi, góp phần bảo vệ hệ thống

 Công nghệ Intel® AES-NI: đây là một tập lệnh chỉ có trong các dòng chip

Core i, giúp tăng tốc quá trình mã hóa và giải mã thông tin (ASE =

Advanced Encryption Standard)

 Intel® Anti-Theft Technology: Công nghệ chống trộm cho MTXT của Intel

 Enhanced Intel SpeedStep® Technology (EIST) là công nghệ đặc biệt của

Intel được áp dụng cho các sản phẩm vi xử lý của họ, EIST sẽ giúp các vi

xử lý chạy với tốc độ phù hợp nhất trong các thời điểm khác nhau tuỳ theo trạng thái các ứng dụng đang chạy Ta hãy hình dung một CPU có tốc độ 3.6GHz với công suất 110w có thể chạy chỉ với tốc độ 2.8GHz khi máy tính ở trạng thái nhàn rỗi và mức tiêu hao điện năng cũng như độ ồn hệ thống suy giảm đáng kể.

 Intel® Demand Based Switching: DBS cho vi xử lý chuyển sang trạng thái

tiêu thụ năng lượng và tốc độ thấp hơn khi hệ thống ở trạng thái "tải thấp" (lown load hay idle) nhằm tiết kiệm điện năng và tăng tuổi thọ chip

 Intel® Fast Memory Access: cho phép nâng cao hiệu năng hệ thống bằng

cách tối ưu hóa việc sử dụng băng thông bộ nhớ có sẵn và giảm độ trễ của việc truy cập bộ nhớ

 Intel® Flex Memory Access: cho phép sử dụng các thanh bộ nhớ có dung

lượng khác nhau hoạt động ở chế độ kênh đôi (Dual-Channel) nhằm tạo điều kiện dễ dàng hơn cho việc nâng cấp bộ nhớ của máy chủ

 Intel® My WiFi Technology

 4G WiMAX Wireless Technology

II Mainboard: Intel QM67

LENOVO THINKPAD 220T sử

dụng chipset Intel QM67 thuộc

dòng chipset mobile Intel® 6

Series

1 Sơ đồ chipset

Chipset Intel QM67 sử

dụng nền tảng PCH

(platform controller hub)

Trước đây thông thuờng

thì một chipset sẽ gồm 2

thành phần: chipset cầu

bắc (North Bridge

Chipset) và chipset cầu

nam (South Bridge

Chipset) Nhiệm vụ của

hai chipset này được quy

định rõ ràng và hiếm khi

thay đổi Năm 1997, giao

tiếp AGP được giới thiệu

và chipset cầu bắc có

thêm nhiệm vụ kết nối với

card đồ họa Chipset cầu

bắc sẽ quản lý việc giao

tiếp dữ liệu với CPU,

RAM và card đồ họa, vì

vậy nó rất quan trọng, khả

năng xử lý của bo mạch

chủ phụ thuộc chipset này rất nhiều Chipset cầu nam quản lý các thiết bị ngoại vi (xem hình tham khảo), thông tin từ ngoài vào chipset cầu nam được đưa lên cầu bắc

để xử lý (không trực tiếp tới CPU) và trả kết quả về Tuy nhiên cũng có một số ngoại

lệ như chipset Intel 875P lại đưa giao tiếp mạng gigabit lên chip cầu bắc để tránh nghẽn đường truyền từ chip cầu nam lên cầu bắc Như vậy ICH (I/O controller hub)

có thể xem là Hệ thống quản lý và điều khiển xuất nhập thông tin Khi chipset Intel P55 ra đời thì NB và SB được gom lại thành một giống các chipset của AMD và Hệ được đặt tên là PCH (Plattform Controller Hub) sẽ có đầy đủ tính năng như ICH qua giao tiếp DMI

PCH là nền tảng kiến trúc mới được thiết kể để giải quyết vấn đề thắt cổ chai giữa vi

xử lý và bo mạch chủ Tốc độ của CPU liên tục tăng trong khi băng thông của FSB (front-side bus) (kết nối dgiuwax Cpu và bo mach chủ thì vẫn dậm chân tại chỗ điều đos kiến hiện tượng thắt nút cổ chia xảy ra

2 Công nghệ và tính năng.