những nguyên tắc sáng tạo được ứng dụng trong quá trình nghiên cứu và đổi mới bộ vi xử lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG ________________ BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Đề tài: NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐỔI MỚI BỘ VI XỬ LÝ Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Kiếm Học viên thực hiện: Trần Duy Phong Mã số: CH1101160 TP. HCM, năm 2012 MỤC LỤC Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 2 LỜI MỞ ĐẦU 3 I. GIỚI THIỆU NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC DÙNG TRONG BÀI THU HOẠCH 4 1. Nguyên tắc phân nhỏ 4 2. Nguyên tắc phản đối xứng 4 3. Nguyên tắc kết hợp 4 4. Nguyên tắc vạn năng 4 5. Nguyên tắc dự phòng 4 6. Nguyên tắc tách khỏi 5 7. Nguyên tắc linh động 5 8. Nguyên tắc biến hại thành lợi 5 9. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt 5 10. Nguyên tắc thay đổi màu sắc 5 11. Nguyên tắc sao chép 6 12. Nguyên tắc sử dụng trung gian 6 13. Nguyên tắc vượt nhanh 6 14. Nguyên tắc đảo ngươc 6 15. Nguyên tắc tự phục vụ 6 16. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học 7 17. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 7 18. Nguyên tắc liên tục tác động có ích 7 19. Nguyên tắc đồng nhất 7 20. Nguyên tắc chứa trong 7 21. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 8 22. Nguyên tắc chuyển theo chiều khác 8 II. NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐỔI MỚI BỘ VI XỬ LÝ (CPU – CENTRAL PROCESSING UNIT) 9 1. Những nguyên tắc sáng tạo của dòng CPU INTEL 9 2. Những nguyên tắc sáng tạo của dòng CPU AMD 15 3. So sánh 18 III. KẾT LUẬN 20 IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 3 LỜI MỞ ĐẦU Bạn có biết, những dòng CPU Intel Core i7, hay AMD Phenom II X6 đã được phát triển từ những dòng CPU đơn giản nhất, đó là vào tháng 11 năm 1971, hãng Intel đã tung ra thị trường Bộ Xử Lý 4004. Kể từ đó đến nay, công nghệ sản xuất CPU phát triển nhanh đến chóng mặt, nhằm đáp ứng những nhu cầu ngày càng cao của con người. Có thể nói, sự phát triển mạnh mẽ của ngành CNTT hiện nay, phụ thuộc một phần vào sự phát triển của hai công ty Intel và AMD, chính những sự sáng tạo trong việc sản xuất CPU của hai hãng sản xuất hàng đầu thế giới là Intel và AMD đã thúc đẩy quá trình phát triển những linh kiện máy tính khác, thúc đẩy sự phát triển của những nền tảng phần mềm, đem lại một tầng tri thức mới cho nhân loại. Trong nội dung bài thu hoạch, em xin trình bày khái quát những nguyên tắc sáng tạo được ứng dụng trong quá trình nghiên cứu và sản xuất CPU của hai hãng sản xuất là Intel và AMD cũng như so sánh những ưu nhược điểm của hai loại CPU Intel và AMD. Em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH. Hoàng Kiếm, giảng viên môn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong môn học giúp cho chúng em có được những sáng tạo trong quá trình học tập và nghiên cứu sau này. Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 4 I. GIỚI THIỆU NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC DÙNG TRONG BÀI THU HOẠCH Dựa trên việc phân tích hàng trăm, hàng ngàn sáng chế ở những ngành kỹ thuật mũi nhọn, thì giáo sư Alshuller đã đúc kết được 40 Nguyên tắc sáng tạo cơ bản. Tuy nhiên trong bài thu hoạch, em chỉ tìm hiểu và áp dụng được một số nguyên tắc sáng tạo được nêu dưới đây. 1. Nguyên tắc phân nhỏ - Chia đối tượng thành các phần độc lập. - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. - Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng. 2. Nguyên tắc phản đối xứng - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng). 3. Nguyên tắc kết hợp - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. 4. Nguyên tắc vạn năng - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. 5. Nguyên tắc dự phòng - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động ứng cứu an toàn. Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 5 6. Nguyên tắc tách khỏi - Tách phần gây phiền phức (tính chất phiền phức) hay ngược lại tách phần duy nhất cần thiết (tính chất cần thiết) ra khỏi đối tượng. 7. Nguyên tắc linh động - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 8. Nguyên tắc biến hại thành lợi - Sử dụng những tác nhận có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. - Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 9. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt - Thay thế các đối tượng đắt tiền bằng các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). 10. Nguyên tắc thay đổi màu sắc - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hay những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 6 11. Nguyên tắc sao chép - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỉ lệ cần thiết. - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 12. Nguyên tắc sử dụng trung gian - Sử dụng tối tượng trung gian, chuyển tiếp. 13. Nguyên tắc vượt nhanh - Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vượt nhanh để có được hiểu ứng cần thiết. 14. Nguyên tắc đảo ngươc - Thay vì hành đồng theo yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ : không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). - Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. 15. Nguyên tắc tự phục vụ - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 7 16. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. - Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. - Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 17. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. - Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. 18. Nguyên tắc liên tục tác động có ích - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động qua. 19. Nguyên tắc đồng nhất - Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 20. Nguyên tắc chứa trong - Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 8 21. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại ). 22. Nguyên tắc chuyển theo chiều khác - Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). - Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. - Đặt đối tượng nằm nghiêng. - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 9 II. NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐỔI MỚI BỘ VI XỬ LÝ (CPU – CENTRAL PROCESSING UNIT) CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit, là đơn vị xử lí trung tâm. CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy tính cũng như những thiết bị điện tử ngày nay. Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình và dữ liệu máy tính. Trên thị trương sản xuât CPU cho máy tính hiện nay có hai hãng sản xuất lớn nhất là INTEL và AMD (Advanced Micro Devices). Intel và AMD là hai hãng sản xuất CPU hàng đầu cho máy tính. 1. Những nguyên tắc sáng tạo của dòng CPU INTEL Intel (Integrated Electronics) là tập đoàn hợp nhất về thiết bị điện tử, được thành lập vào năm 1968. Năm 1971, Intel tung ra thị trường dòng sản phẩm bộ xử lý 4004, là tiền đề cho sự phát triển của dòng sản phẩm CPU sau này. Đến này Intel đã trở thành hãng sản xuất CPU hàng đầu thế giới với thị trường chiếm khoảng 77%. Trải qua một quá trình dài, Intel đã lần lượt cho ra đời những dòng sản phẩm của mình, ẩn chứa trong đó là những nguyên tắc sáng tạo vô cùng hấp dẫn. 1.1 Nguyên tắc phân nhỏ - Mặc dù cũng là CPU, nhưng Intel đã phân nhỏ những con CPU ra thành nhiều đời khác nhau nhằm giúp cho khách hàng có nhiều sự lựa chọn phù hợp với mục đích sử dụng của mỗi người. - Ví dụ: CPU Celeron thì phù hợp với những khách hàng có nhu cầu thấp, sử dụng máy tính với mục đích học tập hay văn phòng, CPU Core i7 thì Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH. Hoàng Kiếm Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 10 phụ hợp với những khách hàng muốn đầu tư những chiếc máy tính mạnh mẽ, nhằm phục vụ cho mục đích học tập hoặc giải trí ở mức độ cao hơn… 1.2 Nguyên tắc kết hợp - CPU được kết hợp từ nhiều phần khác với các chức năng riêng biệt bao gồm Bộ Điều Khiển (CU – Control Unit), đơn vị xử lý số học (ALU – Arithmetic Logic Unit, FPU – Floating Point Unit), Khối luân chuyển dữ liệu (I/O – Bus Unit)… Nhờ ứng dụng nguyên lý kết hợp nên CPU đã trở thành một con Chip xử lý được mọi vấn đề, và nhờ nguyên lý này mà những CPU ngày nay đã trở nên hoàn hảo hơn. 1.3 Nguyên tắc đảo ngược - Dòng CPU Pentium 4 được ra đời vào khoảng đầu những năm 2001 được đánh giá là một sản phẩm thành công của Intel. Vào thời điểm đó, người sử dụng cũng như các nhà nghiên cứu chú trọng nhất là tốc độ của CPU. Họ sản xuất những dòng CPU Pentium 4 có tốc độ như 2.4GHz, đến 2.8GHz, 3.0GHz, 3.2GHz,… và rồi thì vấn đề phát sinh xảy ra. Đó là khi càng đẩy tốc độ xử lý của CPU lên cao thì nhiệt độ cũng tăng lên, và độ hao mòn của các transitor cũng tăng lên, đồng nghĩa với việc CPU tỏa nhiệt rất lớn, và độ bền không được đảm bảo. - Chính lúc này thì nguyên lý đảo ngược lại được ứng dụng, thay vì chú trọng tăng tốc độ xử lý của CPU lên cao thì hãng Intel tìm cách hạ tốc độ xử lý xuống ở mức vừa phải, nhưng lại tăng số nhân làm việc lên, và các dòng CPU mới ra đời, khởi đầu là dòng CPU Intel Dual Core, sử dụng 2 nhân trong 1 CPU, tăng khả năng xử lý đồng thời vẫn đảm bảo tốc độ hoạt động ổn định của CPU. Đây có thể xem là một thành công trong công nghệ sản xuất CPU. - Những dòng sản phẩm CPU mới hiện nay như: Intel Core 2 Duo (2 nhân), Intel Core 2 Quad (4 nhân), Intel Core i3, i5 (2-4 nhân), Intel Core i7 (4-6 nhân). [...]... nghiên cứu khoa học GS.TSKH Hoàng Kiếm 2 Những nguyên tắc sáng tạo của dòng CPU AMD AMD (Advanced Micro Devices) được thành lập vào năm 1969, AMD là nhà sản xuất bộ xử lý CPU lớn thứ hai thế giới sau Intel Trải qua bốn thập kỷ phát triển, AMD đã có những bước tiến vững chắc cho riêng mình và đã cho thế giới thấy được những sự sáng tạo của mình trong vi c sản xuất và phát triển bộ vi xử lý CPU 2.1 Nguyên. .. cũng sẽ giảm đi Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 19 Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH Hoàng Kiếm III KẾT LUẬN Trong quá trình tìm hiểu về hai hãng sản xuất CPU là Intel và AMD, thì chúng ta đã thấy được những nguyên tắc sáng tạo luôn được vận dụng trong quá trình nghiên cứu và phát triển CPU Rõ ràng tiền đề của 40 nguyên lý sáng tạo của giáo sư Alshuller đã ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến sự phát triển... Intel Có được điều này cũng nhờ một phần vào vi c AMD đã ứng dụng rất tốt những nguyên tắc sáng tạo vào trong vi c quá trình sản xuất CPU Nhờ đó những CPU AMD ngày càng tích hợp nhiều công nghệ hơn, quá trình xử lý cũng trở nên “vạn năng” hơn, giá thành thì rẻ hơn so với CPU của Intel, phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng Nếu nói về khả năng xử lý đồ họa thì rõ ràng AMD đã nhỉnh hơn Intel, những dòng... trong qua trình xử lý dữ liệu 1.10 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác - Công nghệ Smart Cache, một công nghệ mới xuất hiện khoảng vài năm gần đây, được tích hợp vào những dòng CPU Core i3, i5, i7 thế hệ mới Smart Cache, được hiểu là Cache thông minh, khi dữ liệu được đặt vào Smart Cache, và một nhân (core) của CPU đang bận chưa xử lý kịp thì nó sẽ lập tức chuyển sang cho một nhân (core) khác xử lý, tránh... Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH Hoàng Kiếm 1.11 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học - Như chúng ta đã biết, sơ đồ hoạt động của những CPU Intel của những dòng Intel Core 2 Quad trở về trước thì luôn hoạt động với sơ đồ như đã nêu ở mục 1.8 – đó là sử dụng nhân tố trung gian trong quá trình xử lý dữ liệu của CPU Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu, thì các nhà khoa học đã cố gắng thay đổi sơ đồ... Nguyên tắc sử dụng trung gian - Trong sơ đồ hoạt động của máy tính, để xử lý dữ liệu, CPU phải đi xuống RAM để xử lý dữ liệu đặt trong RAM, tuy nhiên qua trình xử lý dữ liệu của RAM cần phải qua một bước trung gian đó là Chipset (Chipset thì gồm hai con Chip là Chip Cầu Bắc và Chip Cầu Nam) CPU sẽ được nối với Chip cầu bắc, và Chip cầu bắc sẽ nối với RAM Vậy CPU đã sử dụng một nguyên tắc trung gian trong. .. khả năng xử lý của CPU khi gặp những ứng dụng đòi hỏi khả năng xử lý cao Đến khoảng vài năm trở lại đây, Intel đã bắt chước chính sự sáng tạo này của AMD để cho ra đời công nghệ Turbo Boost, tích hợp trong dòng CPU Core i5, Core i7, giúp tăng khả năng xử lý của CPU khi cần thiết Tuy nhiên, AMD mới là dòng CPU có khả năng Over Clocking tốt hơn 2.3 Nguyên tắc linh động - Cũng giống như Intel, những dòng... nên trơn tru hơn, khiến người sử dụng không còn cảm giác chờ đợi trong quá trình xử lý dữ liệu - Ví dụ: CPU AMD Phenom II X6, Phenom II X4, AMD Athlon II X3 Trần Duy Phong – CH1101160 Trang 16 Phương pháp nghiên cứu khoa học GS.TSKH Hoàng Kiếm 2.8 Nguyên tắc vạn năng - Những dòng CPU AMD mới hiện nay, ngoài vi c xử lý các thông tin bình thường, thì nó còn có khả năng xử lý đồ họa, đây là một bước tiến... thấy được sự đa năng của CPU AMD - Các dòng CPU AMD có khả năng xử lý đồ họa cao như: Phenom X4, Phenom X6 2.9 Nguyên tắc kết hợp - Cũng giống như các hãng sản xuất CPU khác, AMD cũng đã kết hợp rất nhiều những thành phần khác nhau để tạo nên một con Chip CPU khá mạnh mẽ, sự kết hợp của các thành phần xử lý toán học, xử lý đồ họa và bộ nhớ đệm… 2.10 Nguyên tắc thay đổi màu sắc - Hãng AMD luôn sử dụng. .. Nguyên tắc thay đổi màu sắc là một trong những nguyên tắc chủ đạo mà tất cả các hãng sản xuất đều chú trọng khi đưa ra sản phẩm mới của mình 1.13 Nguyên tắc dự phòng - CPU luôn luôn dự phòng một khoản tài nguyên nhỏ, nhằm những trường hợp người sử dụng đã sử dụng hết công suất hoạt động của CPU, thì một khoản tài nguyên dự phòng này sẽ giúp cho người sử dụng kịp thời tắt đi những ứng dụng nặng, giúp . suất sơ bộ 8 22. Nguyên tắc chuyển theo chiều khác 8 II. NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐỔI MỚI BỘ VI XỬ LÝ (CPU. NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐỔI MỚI BỘ VI XỬ LÝ Giảng vi n hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Kiếm Học vi n thực