Hiện nay ngành công nghệ thông tin đang phát triển rộng rãi. Nó đã được áp dụng vào tất cả các lĩnh vực kinh tế và đời sống. Đã nhắc đến công nghệ thông tin thì không thể không nhắc đến máy tính. Dần dần chúng ta sẽ không thể sống thiếu máy tính, nó sẽ trở thành một phần rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Vậy để sử dụng thành thạo hơn về máy tính thì chúng ta cần hiểu rõ hơn về nó. Máy tính được cấu tạo từ 4 bộ phận chủ yếu: Bộ vi xử lý trong tâm (CPU) gọi tắt là bộ vi xử lý, thiết bị đầu vào (bàn phím, chuột, máy quét...), thiết bị lưu trữ (ROM, RAM...), thiết bị đầu ra (màn hình, máy in, loa...). Trong đó CPU có vài trò rất là quan trọng trong máy tính, có nhiều chức năng. Thứ nhất, CPU có khả năng thực hiện tính toán với tốc độ nhanh. Thứ hai, CPU có khả năng lưu giữ và lấy ra những thông tin từ bộ nhớ trong. Thứ ba, CPU có khả năng nhận biết và chấp hành lênh của máy tính. Cuối cùng, CPU có khả năng chỉ huy các bộ phận hoạt động nhẹ nhịp nhàng. Cho nên CPU được xem như là “bộ não” của máy vi tính. Chỉ cần ví dụ CPU như “bộ não” thì đã đủ biết tầm quan trọng vô cùng của nó. Hiện nay trên thị trường có rất nhiệu loại CPU của các hãng khác nhau. Và một trong những hãng lơn nhất đó là Intel (Integrated Electronics). Được thành lập từ năm 1968 cho đến nay, Intel đã cho ra đời rất nhiều loại CPU có những tính năng ưu việt dần và ngày càng hoàn thiện hơn. Tìm hiểu về các loại CPU là một vấn đề khá là thú vị. Và cần thiết, đây là lĩnh vực mà em còn chưa hiểu biết nhiều và em muốn học hỏi và bổ sung thêm vốn kiến thức của còn thiếu này của mình. Vậy nên: Em quyết định chọn đề tài: “Tìm hiểu các thế hệ CPU của Intel từ năm 2001 đến nay”.
Trang 1MỤC LỤC
Phần I: Mở đầu 3
I Giới thiệu đề tài: 3
II Mục đích của đề bài: 4
III Đối tượng nghiên cứu: 4
IV Phạm vi nghiên cứu: 4
V Phương pháp nghiên cứu: 4
Phần II Nội dung 5
I Giới thiệu chung về CPU của hãng Intel 5
II BXL 32 bit: Vi kiến trúc NetBurst 5
1 Giới thiệu 5
2 Pentium IV Willamette 5
3 Pentium IV Northwood 6
4 Pentium IV Prescott 6
5 Intel Celeron 8
6 Pentium IV Xeon 8
7 Pentium IV Extreme Edition 9
III BXL 64 bit: Vi kiến trúc NetBurs 9
1 Pentium IV Prescott 10
2 Pentium D 10
2 Pentium Extreme Edition 11
IV BXL 64 bit: Kiến trúc Core 11
1 Giới thiệu 11
2 Intel Core 2 13
2.1 Core 2 Duo (tên mã Conroe) 14
2.2 Core 2 Extreme (tên mã Conroe XE) 14
2.3 Core 2 Duo (tên mã Allendale) 15
2.4 Core 2 Extreme & Quad Core (tên mã Kentsfile) 15
2.5 Core 2 Duo (tên mã Wolfdale) 15
Trang 23 Pentium Dual Core 16
4 Intel Core i3, i5, i7 17
5 Intel Core M 19
Phần III: Kết luận 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO 23
Trang 3PHẦN I: MỞ ĐẦU
I Giới thiệu đề tài
Hiện nay ngành công nghệ thông tin đang phát triển rộng rãi Nó đã được áp dụng vào tất cả các lĩnh vực kinh tế và đời sống Đã nhắc đến công nghệ thông tin thì không thể không nhắc đến máy tính Dần dần chúng ta sẽ không thể sống thiếu máy tính, nó sẽ trở thành một phần rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta Vậy để sử dụng thành thạo hơn về máy tính thì chúng ta cần hiểu rõ hơn về nó Máy tính được cấu tạo từ 4 bộ phận chủ yếu: Bộ vi xử lý trong tâm (CPU) gọi tắt là bộ vi xử lý, thiết bị đầu vào (bàn phím, chuột, máy quét ), thiết
bị lưu trữ (ROM, RAM ), thiết bị đầu ra (màn hình, máy in, loa ) Trong đó CPU có vài trò rất là quan trọng trong máy tính, có nhiều chức năng Thứ nhất, CPU có khả năng thực hiện tính toán với tốc độ nhanh Thứ hai, CPU có khả năng lưu giữ và lấy ra những thông tin từ bộ nhớ trong Thứ ba, CPU có khả năng nhận biết và chấp hành lênh của máy tính Cuối cùng, CPU có khả năng chỉ huy các bộ phận hoạt động nhẹ nhịp nhàng Cho nên CPU được xem như là
“bộ não” của máy vi tính Chỉ cần ví dụ CPU như “bộ não” thì đã đủ biết tầm quan trọng vô cùng của nó Hiện nay trên thị trường có rất nhiệu loại CPU của các hãng khác nhau Và một trong những hãng lơn nhất đó là Intel (Integrated Electronics) Được thành lập từ năm 1968 cho đến nay, Intel đã cho
ra đời rất nhiều loại CPU có những tính năng ưu việt dần và ngày càng hoàn thiện hơn
Tìm hiểu về các loại CPU là một vấn đề khá là thú vị Và cần thiết, đây là lĩnh vực mà em còn chưa hiểu biết nhiều và em muốn học hỏi và bổ sung thêm vốn kiến thức của còn thiếu này của mình Vậy nên:
Em quyết định chọn đề tài: “Tìm hiểu các thế hệ CPU của Intel từ năm 2001 đến nay”
Trang 4II Mục đích của đề bài
Giúp em củng cố, nâng cao kiến thức về môn học kiến trúc máy tính và nắm vững kiến thức sử dụng CPU – Bộ vi xử lý trong thực tế
III Đối tượng nghiên cứu
Các loại CPU của hãng Intel từ năm 2001 đến nay
IV Phạm vi nghiên cứu
CPU của hãng Intel
V Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết
- Phương pháp quan sát thực tiễn
- Phương pháp chuyên gia
Trang 5PHẦN II: NỘI DUNG
I Giới thiệu chung về CPU của hãng Intel
Tập đoàn Intel (Integrated Electronics) thành lập năm 1968 tại Santa Clara, California, Hoa Kỳ Intel sản xuất các sản phẩm như chip vi xử lý cho máy tính, bo mạch chủ, ổ nhớ flash, cạc mạng và các thiết bị máy tính khác
Năm 1971, bộ vi xử lý 4004 là bộ vi xử lý đầu tiên của Intel Từ đó đến nay hãng Intel đã cho ra đời rất nhiều loại CPU có chất lượng trên thị trưởng, từ năm
2001 đến này chủ yếu hãng có 3 dòng sản phẩm chính cho người sử dụng đó là Intel Pentium, Intel Celeron, Intel Core i
II Bộ xử lý 32 bit Vi kiến trúc NetBurst
1 Giới thiệu
Intel Pentium IV (P4) là BXL được giới thiệu vào tháng 11 năm 2000 Một
số công nghệ nổi bật được áp dụng trong vi kiến trúc NetBurst như Hyper Pipelined Technology mở rộng số hàng lệnh xử lý, Execution Trace Cache tránh tình trạng lệnh bị chậm trễ khi chuyển từ bộ nhớ đến CPU, Rapid Execution Engine tăng tốc bộ đồng xử lý toán học
BXL Pentium IV
2 Pentium IV Willamette
Pentium IV Willamette: xuất hiện cuối năm 2000, có bus hệ thống 400 MHz,
bộ nhớ đệm tích hợp L2 – 256 KB, socket 423 và 478, có 42 triệu transistor P4 Willamette có một số tốc độ như 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0 GHz, và có giá thành vào khoảng 15 – 30$
Trang 7Pentium IV Prescott: xuất hiện Tháng 3 năm 2004 Là BXL đầu tiên Intel sản xuất theo công nghệ 90 nm, kích thước vi mạch giảm 50% so với P4 WillametteĐiều này cho phép tích hợp nhiều transistor hơn trên cùng kích thước (125 triệu transistor so với 55 triệu transistor của P4 Northwood), tốc độ chuyển đổi của transistor nhanh hơn, tăng khả năng xử lý, tính toán Dung lượng bộ nhớ đệm tích hợp L2 của P4 Prescott gấp đôi so với P4 Northwood Ngoài tập lệnh MMX, SSE, SSE2, Prescott được bổ sung tập lệnh SSE3 giúp các ứng dụng xử
lý video và game chạy nhanh hơn và có giá thành vào khoảng 5 – 17$
Pentium IV Prescott
Có 3 dòng:
- Prescott A bus 533 MHz, có các tốc độ 2,26, 2,4, 2,66, 2,8 (socket 478),
Prescott 505 (2,66 GHz), 505J (2,66 GHz), 506 (2,66 GHz), 511 (2,8 GHz), 515 (2,93 GHz), 515J (2,93 GHz), 516 (2,93 GHz), 519J (3,06 GHz), 519K (3,06 GHz) sử dụng socket 775LGA
- Prescott E, F (năm 2004) có bộ nhớ đệm L2 1 MB (các phiên bản sau
được mở rộng 2 MB), bus hệ thống 800 MHz Ngoài tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3 tích hợp, Prescott E, F còn hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng, một
số phiên bản sau có hỗ trợ tính toán 64 bit Dòng sử dụng socket 478 gồm Pentium 4 HT 2.8E (2,8 GHz), 3.0E (3,0 GHz), 3.2E (3,2 GHz), 3.4E (3,4 GHz) Dòng sử dụng socket 775LGA gồm Pentium 4 HT 3.2F, 3.4F, 3.6F, 3.8F với các tốc độ tương ứng từ 3,2 GHz đến 3,8 GHz
Trang 85 Intel Celeron
BXL Celeron được thiết kế với mục tiêu dung hòa giữa công nghệ và giá
cả, đáp ứng các yêu cầu phổ thông như truy cập Internet, Email, chat, xử lý các ứng dụng văn phòng Điểm khác biệt giữa Celeron và Petium là về công nghệ chế tạo và số lượng Transistor trên một đơn vị Và có giá từ 15 – 30$
Có 3 dòng:
- Celeron Willamette 128 (2002), bản “rút gọn” từ P4 Willamette, sản xuất
trên công nghệ 0,18 µm, bộ nhớ đệm L2 128 KB, bus hệ thống 400 MHz, socket
478 Celeron Willamette 128 hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2 Một số BXL
thuộc dòng này như Celeron 1.7 (1,7 GHz) và Celeron 1.8 (1,8 GHz)
- Celeron NorthWood 128, công nghệ 0,13 µm, bộ nhớ đệm tích hợp L2
128 KB, bus hệ thống 400 MHz, socket 478 Celeron NorthWood 128 cũng hỗ trợ các tập lệnh MMX, SSE, SSE2, gồm Celeron 1.8A, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4,
2.5, 2.6, 2.7, 2.8 tương ứng với các tốc độ từ 1,8 GHz đến 2,8 GHz
- Celeron D được xây dựng từ nền tảng P4 Prescott, sản xuất trên công
nghệ 90 nm, bộ nhớ đệm tích hợp L2 256, bus hệ thống 533 MHz, socket 478 và 775LGA Ngoài các tập lệnh MMX, SSE, SSE2, Celeron D hỗ trợ tập lệnh
SSE3, một số phiên bản sau có hỗ trợ tính toán 64 bit
Intel Celeron
6 Pentium IV Xeon
Trang 9Xuất hiện vào tháng 5 năm 2001, cache L2 tích hợp 256kb với các dòng 1.4, 1.5 và 1.7 GHz Hỗ trợ hệ thống tập lệnh mở rộng SSE2 và SIMD
Pentium IV Xeon
7 Pentium IV Extreme Edition
Pentium IV Extreme Edition xuất hiện vào tháng 9 năm 2003, là BXL được Intel "ưu ái” dành cho game thủ và người dùng cao cấp P4EE được xây dựng từ BXL Xeon dành cho máy chủ và trạm làm việc Ngoài công nghệ HT
"đình đám” thời bấy giờ, điểm nổi bật của 4EE là bổ sung bộ nhớ đệm L3 2 MB Phiên bản đầu tiên của P4 EE (nhân Gallatin) sản xuất trên công nghệ 0,13 µm,
bộ nhớ đệm L2 512 KB, L3 2 MB, bus hệ thống 800 MHz, sử dụng socket 478
và 775LGA, gồm P4 EE 3.2 (3,2 GHz), P4 EE 3.4 (3,4 GHz) có giá vào khoảng
19 – 40$
Pentium 4 Extreme Edition
III BXL 64 bit: Vi kiến trúc NetBurs
Trang 101 Pentium IV Prescott
So với BXL 32 bit thì lần này, vi kiến trúc NetBurst 64 bit (Extended
Memory 64 Technology - EM64T) đầu tiên được Intel sử dụng trong BXL P4 Prescott (tên mã Prescott 2M)
Prescott 2M cũng sử dụng công nghệ 90 nm, bộ nhớ đệm L2 2 MB, bus
hệ thống 800 MHz, socket 775LGA Ngoài các tập lệnh MX, SSE, SSE2, SSE3, công nghệ HT và khả năng tính toán 64 bit, Prescott 2M (trừ BXL 620) có hỗ trợ công nghệ Enhanced SpeedStep để tối ưu tốc độ làm việc nhằm tiết kiệm điện năng
Prescott Cedar Mill (năm 2006) hỗ trợ các tập lệnh vàtính năng tương tự Prescott 2M nhưng không tích hợp Virtualization Technology Cedar Mill được sản xuất trên công nghệ 65 nm nên tiêu thụ điện năng thấp hơn, tỏa nhiệt ít hơn các dòng trước, gồm 631 (3,0 GHz), 641 (3,2 GHz), 651 (3,4 GHz) và 661 (3,6 GHz)
2 Pentium D
Pentium D không sử dụng công nghệ siêu phân luồng Hyper Threading
có giá vào khoảng từ 15 – 32$
Pentium D
Có 2 dòng:
- SmithField (Pentium D, 8xx) ra mắt vào ngày 26 tháng 5 năm 2005 Là
BXL lõi kép (dual core) đầu tiên của Intel, được cải tiến từ P4 Prescott nên cũng gặp một số hạn chế như hiện tượng thắt cổ chai do băng thông BXL ở mức 800 MHz (400 MHz cho mỗi lõi), điện năng tiêu thụ cao, tỏa nhiều nhiệt Smithfield được sản xuất trên công nghệ 90 nm, có 230 triệu transistor, bộ nhớ đệm L2 2
Trang 11MB (2x1 MB, không chia sẻ), bus hệ thống 533 MHz (805) hoặc 800 MHz, socket 775LGA Ngoài các tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3 Smithfield được trang bị công nghệ Enhanced SpeedStep (830, 840)
- Presler (Pentium D, 9xx) ra mắt vào ngày 16 tháng 1 năm 2006, được
Intel thiết kế mới trên công nghệ 65 nm, 376 triệu transistor, bộ nhớ đệm L2 4
MB (2x2 MB), hiệu năng cao hơn, nhiều tính năng mới và ít tốn điện năng hơn Smithfield
2 Pentium Extreme Edition
Khác với Pentium D, Pentium Extreme Edition hỗ trợ rất tốt cho game thủ và người dùng cao cấp vì nó có sử dụng công nghệ siêu phân luồng Hyper Threading có giá thành vào khoảng 12 – 30$
Pentium Extreme Edition
Cũng chia làm 2 dòng:
- SmithField: sử dụng công nghệ 90nm, bộ nhớ đệm L2 được mở rộng đến
2 MB, hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3, và sử dụng công nghệ HT, EIST và EM64T Ví dụ: Pentium 840 EE có tốc độ 3,20 Ghz, bus hệ thống 800 MHz, socket 7745LGA
- Presler: sử dụng công nghệ 65nm, bố nhó đệm L2 được mở rộng đến tận 4
Mb, hỗ trợ tập lệnh MMX SSE, SSE2, SSSE3, và có công nghệ HT, EIST, EM64T và Virtualization Technology Ví dụ: Pentium EE 965 có tốc độ 3,73 GHz, bus hệ thống 1066 MHz, socket 775
IV Bộ xử lý 64 bit: Kiến trúc Core
1 Giới thiệu
Trang 12Tại diễn đàn IDF đầu năm 2006, Intel đã giới thiệu kiến trúc Intel Core với năm cải tiến công nghệ quan trọng so với các kiến trúc trước đây là:
- Wide Dynamic Execution (khả năng mở rộng thực thi động): thực thi
động là sự kết hợp của nhiều kỹ thuật (phân tích luồng dữ liệu, thực thi suy đoán, thực thi phi thứ tự…) đã được Intel thực hiện trong vi kiến trúc P6 gồm bộ
xử lý Pentium Pro, Pentium II và Pentium III Trong vi kiến trúc NetBurst sau
đó, Intel đưa ra cơ chế Advanced Dynamic Excution (thực thi động tiên tiến) thiết kế sâu hơn, tiên đoán xa hơn và cải tiến giải thuật tiên đoán nhánh lệnh để giảm bớt trường hợp tiên đoán sai Trong kiến trúc Core, hàng lệnh thực thi được thiết kế dài hơn 14 khâu giúp tiên đoán nhánh lệnh chính xác hơn và có đén 4 hàng lệnh thực thi cùng 1 lúc Một tính năng khác cũng góp phần rút ngắn thời gian thực thi lệnh là macrofusion Trong quá trình giải mã lệnh, một số cắp
vi lệnh thông dụng sẽ được macrofusion ghép thành 1 vi lệnh mới
- Intellligent Power Capability (tính năng quản lý điện năng thông minh):
một trong những yếu tố đánh giá hiệu quả hệ thống điện toán hiện tại là chỉ số hiệu năng điện năng tiêu thụ Điều này có nghĩa chúng ta chỉ cần giảm lượng điện năng tiêu thụ là đã tăng hiệu quả hệ thống Bên cạnh các cải tiến nâng cao hiểu năng xử lý, Intel Core đồng thời thiết kế Intellligent Power Capability để tiết kiệm điện năng Công nghệ hiện tại cho phép Intel thiết kế cơ chế tắt mở cổng luận lý theo yêu cầu Nhờ vậy, vi kiến trúc Core có khả năng tắt một hệ thống con trong bộ vi xử lý khi không cần dùng đến để tiết kiệm điên năng, nhưnh vẫn đảm bảo kích hoạt ngay khi cần để không ảnh hưởng đến tốc độ chung của bộ vi xử lý Bên cạnh đó, nhiều tuyế bus và vùng dữ liệu cũng đã được thiết kế tách biệt để có thể vẫn đẩm bảo truyền tải dữ liệu ở mức điện áp thấp trong một số trạng thái
- Advanced Smart Cache (chia sẻ bộ nhớ đệm linh hoạt): khác với cách
thực hiện thông thường, Intel thiết kế trong vi kiến trúc Core một bộ đệm L2 dùng chung cho cả hai nhân vi xử lý để nâng cao hiệu năng, tăng phần hiệu quả truy xuất dữ liệu Đơn giản một điều, khi hai nhân thực thi cần sử dụng một dữ
Trang 13liệu giống nhau thì có thể lưu tại một nơi trong vùng đệm L2 dùng chung chứ không cần phải lưu thành hai bản tại hai vùng đệm L2 riêng như trước đây Điều này giúp tiếp kiệm tài nguyên, rút ngắn thời gian chuyển dữ liệu qua lại hai bộ đệm Công nghệ này còn cho phép nhân chia động dung lượng vùng đệm tho nhu cầu từng nhân Khi nhân thứ nhất không cần dùng đến bộ đệm thì toàn bộ vùng đệm L2 dùng chung có thể được chia hết cho nhân thứ hai; và ngược lại
- Smart Memory Access (truy xuất bộ nhớ thông minh): có hai kỹ thuật
quan trọng là nạp trước dữ liệu và bộ nạp lệnh tiên tiến Ký thuật nạp trước dữ liệu có giải thuật đặc biệt để định giá được những lênh load không lệ thuộc và có thể thực thi vượt trước lệnh store Điều này thực thi đúng tinh thần xử lý song song và đạt đến mức độ lệnh thực thi vi lệnh nên hỗ trợ rất đắc lực cho môi trường đa nhiệm Còn bộ nạp lệnh tiến tiến không chỉ làm nhiệm vụ nạp dữ liệu vào bộ nhớ mà còn chuyển dữ liệu sẵn sàng tại vùng đệm để tận dụng được tốc
độ truy xuất cao của vùng đệm
- Advanced Digital Media Boost (tăng tốc phương tiện số tiên tiến): tăng
tốc thực thi lệnh Streaming SIMD Extension, hỗ trợ phép toán SIMD 128bit Trước đây, bộ vi xử lý chỉ hỗ trợ các phép toán độ dài 64bit nên 1 lệnh SIMD 128bit buộc phải chia đôi ra và xử lý trong hai xung Có công nghệ này đã rút ngắn gấp dôi thời gian xử lý dữ liệu của các ứng dụng video, âm thanh, đồ họa Khả năng tính toán chấm phẩy động và số nguyên 128bit cũng giúp tăng độ chính xác trong các ứng dụng đặc thù như xử lý ảnh, video, giọng nói, mã hóa, tài chính…
2 Intel Core 2
BXL lõi kép sản xuất trên công nghệ 65nm, hỗ trợ SIMD instructions, công nghệ Virtualization Technology cho phép chạy cùng lúc nhiều hệ điều hành khác nhau, tăng cường bảo vệ hệ thống trước sự ttaans công của virus, tối
ưu tốc độ BXL nhằm tiết kiệm điện năng, quản lý máy tính từ xa Ngoài ra còn
hỗ trợ các tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3