Bài tập thực hành đề tài tìm hiểu về công nghệ chế tạo cpu qua các thế hệ (intel chip)

BÀI TẬP THỰC HÀNH Đề tài: Tìm hiểu cơng nghệ chế tạo CPU qua hệ (Intel chip) Giảng viên: TS Trịnh Tấn Đạt Môn học: Kiến trúc máy tính Lớp: DCT121C5 Nhóm thực hiện: Võ Khánh Linh Nguyễn Ngọc Huyền Nguyễn Lê Hoàng Minh Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 3121411122 3121411090 3121411133 Đề tài: Tìm hiểu cơng nghệ chế tạo CPU qua hệ (Intel chip) Lịch sử phát triển CPU hãng Intel: Intel hãng gần độc quyền mảng PC máy chủ Trải qua trình dài phát triển kể từ năm 1971, chip Intel ngày trở nên đại, mạnh mẽ với công nghệ áp dụng Từ hệ CPU mà họ sản xuất CPU 404, CPU 808, CPU 80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586, CPU Pentium, … > CPU Core Dual, Core Quad, … > dòng CPU Core i (core i3, core i5, core i7 core M) Nhìn vào sơ đồ sau hình dung lịch sử phát triển chip CPU họ Các hệ Chip Intel đời CPU từ trước đến nay:  CPU Intel Pentium: CPU Intel Pentium dòng chip xử lý Intel sản xuất vào năm 1933 với mục đích đạt hiệu ổn định với mức giá phải Dòng chip thường sử dụng dịng máy có cấu hình tầm trung với mức bình dân Để giảm giá thành, Intel Pentium không hỗ trợ công nghệ Turbo Boosts hay cơng nghệ siêu phân luồng thay vào khả tương thích với nhiều loại bo mạch khác Intel Pentium thơng thường có nhân xử lý (một số có nhân) với xung nhịp dao động từ 1.1 GHz đến 3.5 GHz Hiện CPU Pentium Intel nâng cấp lên hệ Haswell sản xuất quy trình 22 nm cho khả siêu tiết kiệm điện TDP 15W hiệu xử lí tốt CPU Core i hệ cũ Từ năm 2017, định hướng Intel cho CPU Intel Pentium tập trung phát triển cung cấp tới thị trường dòng chip Pentium Gold Pentium Silver  CPU Intel Celeron: Celeron xử lý cấp Intel cho cơng việc tính tốn bản, email, Internet tạo tài liệu Có thể xem Intel Celeron dịng chíp rút gọn Pentium nhằm hạ giá thành với số bóng bán dẫn chip Celeron nhớ Cache nhỏ Bạn dàng tìm thấy chip Celeron sản phẩm máy tính giá rẻ, bình dân Ở tác vụ thơng thường, Pentium Celeron gần tương đương (Nếu số nhân xung nhịp xử lý) chạy ứng dụng mạnh xử lý đồ hoạ, game, video Pentium có đốc độ nhanh gấp từ 1.5 đến lần Giống Pentium, Celeron nâng cấp lên hệ Haswell, dòng tiết kiệm điện ULV, TDP 15W Intel Celeron Haswell định hướng sử dụng laptop ultrabook giá rẻ đảm bảo hiệu ổn định Kiến trúc Haswell giúp CPU Celeron thừa sức xứ lí tác vụ máy tính ngày chí xem phim FullHD  CPU Intel Atom: Atom sản xuất vào năm 2008 dòng vi xử lý SoC nhà sản xuất Intel dành riêng cho thiết bị có tính di động cao notebook, máy tính bảng, smartphone,… Ưu điểm chip Atom nâng cao hiệu sử dụng điện kéo dài thời lượng dùng pin không thiên sức mạnh xử lý Hiện chip Atom gần khơng cịn phổ biến xuất dòng chip mobile cực mạnh như: Snapdragon, Exynos…  CPU Intel Xeon: Dòng chip Intel Xeon dịng chíp ứng dụng cho mơ hình doanh nghiệp, cơng suất tần suất xử dụng lớn, xử lý mạnh Điển hình máy chủ, máy trạm doanh nghiệp Chính mainboard chạy chip xeon thường thiết kế để chạy 02 chip hoạc 04 chip mainboard để nâng cao hiệu Dịng CPU Xeon Thì có mã Xeon E3 ,E5 E7 Những phổ thông cấu hình đồ họa kiến trúc chủ yếu dòng CPU E5 Từ xeon E5 2670, E5 2680 … Xeon E5 2696 V4… Cao cấp dùng nghiên cứu trí thơng minh nhân tạo có Dịng Xeon Platinum  CPU Intel Core I:  Nehalem (Thế hệ đầu): Kiến trúc Nehalem Core i Intel thiết kế để thay kiến trúc Core cũ, Nehalem sản xuất quy trình 32nm Với Core I hệ Nehalem, Intel lần tích hợp cơng nghệ Turbo Boost với Hyper Threading (công nghệ siêu phân luồng – HT) chip giúp tăng hiệu đáng kể so với hệ chip xử lý trước - Sandy Bridge (Thế hệ thứ 2) Sandy Bridge người kế nhiệm kiến trúc Nehalem Kiến trúc Sandy Bridge tiếp tục sử dụng quy trình 32 nm so với Nehalem GPU (nhân xử lý đồ họa) với CPU (bộ vi xử lý trung tâm) sản xuất quy trình 32 nm năm nằm đế Thiết kế giúp giảm diện tích tăng khả tiết kiệm điện nhờ CPU GPU sử dụng chung nhớ đệm Ngồi ra, lực mã hóa/giải mã video tăng đáng kể với tính Intel Quick Sync Video.Tính Turbo Boost nâng cấp với phiên 2.0  Ivy Bridge (Thế hệ thứ 3) So với Sandy Bridge, Ivy Bridge Intel sử dụng quy trình sản xuất 22 nm sử dụng cơng nghệ bóng bán dẫn 3D Tri-Gate Quy trình sản xuất giúp giảm diện tích đế mà tăng đáng kể số lượng bóng bán dẫn CPU Ivy Bridge cịn tích hợp sẵn chip đồ họa hỗ trợ DirectX 11 HD 4000, có khả phát video siêu phân giải xử lý nội dung 3D  Haswell (Thế hệ thứ 4) Thế hệ chip xử lý Haswell tập trung vào thiết bị “2 1” Intel giảm kích thước vi xử lí Core cho phép sản xuất mẫu ultrabook mỏng hơn, mà giúp cho đời thiết bị (hay gọi thiết bị lai laptop tablet) mỏng Chip quản lý nhiệt Haswell giúp thiết bị ultrabook chạy mát mẻ Haswel Intel tuyên bố tiết kiệm điện gấp 20 lần so với Sandy Bridge chế độ chờ hiệu đồ họa tăng đáng kể Bên cạnh việc nâng cấp từ chip đồ họa Intel HD 4000, Intel bổ sung thêm dòng chip đồ họa mạnh mẽ Iris/ Iris Pro dành cho chip cao cấp  Broadwell (thế hệ thứ 5) Là hệ gia đình Intel, Broadwell phiên thu nhỏ Haswell, nói phiên thu nhỏ khơng phải kích thước vật lý chip mà thu nhỏ bóng bán dẫn tạo nên não CPU Intel Broadwell sử dụng bóng bán dẫn có kích thước 14nm, gần nửa so với haswell 1/5 so với hệ Intel tự hào cho biết Broadwell hoạt động hiệu haswell 30%, có nghĩa tiêu thụ điện 30% mang đến hiệu cao tốc độ xung nhịp Intel Broadwell hứa hẹn tạo cách mạng với ưu điểm như: tiết kiệm PIN, nâng cao hiệu suất… Dự kiến Intel thức đưa hệ CPU vào sản phẩm vào đầu năm 2015  Skylake (thế hệ thứ 6) CPU Intel Skylake xây dựng tiến trình 14nm sử dụng Socket LGA1151 nên khơng ương thích với mainboard LGA1150 dùng hệ Haswell Broadwell Điểm nhấn Skylake hỗ trợ chuẩn RAM DDR4, chuẩn xuất hình ảnh HDMI 2.0 (4K 60Hz) Đặc biệt phiên hỗ trợ cổng kết nối ThunderBolt giúp truyển tải liệu nhanh hơn, gắn thêm dock đồ họa rời xử lý tác vụ nặng đồ họa, chơi game công nghệ thực tế ảo (VR) phát triển mạnh mẽ  Kabylake (thế hệ thứ 7) Tiếp theo hệ CPU Skylake, Intel thức mắt dịng CPU hệ thứ với tên mã Kaby Lake Đây dòng CPU sản xuất công nghệ 14 nm Intel, cải tiến đáng kể hiệu xử lý đồ họa tiết kiệm điện Intel cho biết, CPU Kaby Lake tập trung nhiều vào khả xử lý đồ họa, đặc biệt video với độ phân giải 4K, video 360 độ công nghệ thực tế ảo Đồng thời hiệu xử lý ứng dụng tăng lên 12%, hiệu duyệt web cao 19% so với Skylake Đồng thời hệ Kabylake hướng đến game thủ với hiệu xử lý đồ họa Kết hợp với khả kết nối cổng ThunderBolt giúp trải nghiệm hình ảnh tựa game khủng trở nên sống động trung thực Đặc biệt trải nghiệm game VR  Coffelake (thế hệ thứ 8) Theo đánh giá chuyên gia công nghệ giới, CPU Intel Coffee Lake giống quái vật Mặc dù xung nhịp giảm xuống chút, việc bổ sung thêm lõi xử lý đem lại cải thiện đáng kể hiệu Tổng cộng có vi xử lý Intel Coffee Lake cho desktop vừa mắt Mạnh Core i7-8700K, với hiệu mạnh 25% so với i7-7700K Đặc biệt khả xử lý đa nhiệm, vừa chơi game vừa xử lý đồ họa streaming mạnh 45% so với hệ trước  Coffee Lake Refresh (thế hệ thứ 9) Coffee Lake Refresh (Coffee Lake-R) phiên cải tiến Coffee Lake-S (Core I hệ cho desktop phổ thông) thuộc chu kỳ Optimize 14 nm ++ Cho dễ nhận biết thời gian tới, Core I hệ tức Core i với đầu số Coffee Lake-R Intel mắt phiên thay cho Core i hệ Intel đặc biệt tập trung vào phiên Core i9-9900K CPU có nhiều lịch sử CPU dành cho người dùng phổ thông Intel: Ice Lake (thế hệ thứ 10) Intel Core Ice Lake có phiên i3, i5 i7 với xung nhịp tối đa lên đến 4.1GHz kích hoạt TurboBoost CPU hệ cịn tích hợp thêm cơng nghệ Intel DL Boost, giúp mang lại hiệu xử lý trí tuệ nhân tạo nhanh khoảng 2.5 lần giảm thiểu độ trễ  Tiger Lake (thế hệ thứ 11) Tiger Lake sản xuất với tiến trình 10 nm kèm đồ họa Intel Xe mang lại hiệu suất cho trải nghiệm giới thực Ngoài ra, vi xử lý bao gồm dịng Core i3, i5 i7 thơng thường, sản xuất quy trình cơng nghệ 10 nm SuperFin, giúp tối ưu hiệu suất tốc độ phản hồi hoạt động Với nhân đồ họa tích hợp Iris Xe, hiệu xử lý đồ hoạ laptop tăng lên, tốc độ xử lý hình ảnh nhanh 2.7 lần, tốc độ chơi game nhanh gấp lần, đồng thời hỗ trợ xuất hình 8K HDR với tùy chọn hiển thị hình 4K HDR lúc Bộ xử lý Intel Core hệ 11 có xung nhịp đồ họa tối đa 1.35 GHz với khả Turbo boost lên đến 4.8 GHz  Alder Lake (thế hệ thứ 12)  Chip Intel hệ 12 vừa mắt vào ngày 27/10/2021 với cải tiến tốc độ, hiệu suất với kết hợp nhân tiết kiệm điện Efficient-cores (E-cores) nhân hiệu cao Performance cores (P-cores) Ở kiện tháng 10/2021 vừa qua Intel giới thiệu dòng chip dành cho Desktop, máy tính bàn Vẫn chưa mắt dịng chip Intel hệ 12 dành cho laptop thiết bị di động (08/11/2021) Gồm dòng: Dòng chip Intel Alder Lake-P dành cho đa số dòng laptop Alder Lake-M cho thiết bị máy tính bảng laptop lai mỏng nhẹ với hiệu thấp Các dòng trải từ Core i3, i5, i7, i9 hệ cũ  Đặc điểm cấu hình chip Intel Alder Lake  Hiệu vượt trội Dòng chip Intel Alder Lake laptop PC sử dụng tiến trình Intel để sản xuất tiến trình 10nm Enhanced SuperFin với mức cải thiện hiệu watts từ 10 - 15% so với cơng nghệ SuperFin cũ Ngồi chip Intel 12th tăng hiệu nhờ chip Performance hệ thống nhớ DDR5 cho băng thông nội tốc độ cao 10  Tiết kiệm điện Sử dụng quy trình Intel 10nm Enhanced SuperFin tiết kiệm điện so với dòng SuperFin cũ, đồng thời nhân tiết kiệm điện (Efficient -cores) hoạt động máy tính khơng xử lý tác vụ nặng mức xung khoảng GHz, giúp tiết kiệm pin cho laptop, đồng thời hạn chế tình trạng nóng máy  Đa dạng công suất nguồn Chip Intel 12 Alder Lake dành cho thiết bị di động dao động với mức nguồn từ 5W 55W tùy theo dòng chip, phù hợp với nhiều phân khúc laptop, máy tính bảng khác  Hỗ trợ chuẩn tốc độ cao Hỗ trợ kết nối PCIe 5.0, Thunderbolt 4, USB4, nhớ DDR5 tốc độ cao hỗ trợ chuẩn cắm nhanh giúp trao đổi liệu nhanh 11 Công nghệ xử lý core I Intel  Công nghệ Turbo Boost  Turbo Boost gì? Là cơng nghệ hãng intel cho phép vi xử lý chạy xung nhịp mặc định, giúp tăng hiệu tối ưu hiệu xuất hoạt động CPU Công nghệ Turbo Boost thường tích hợp dịng CPU Intel Core i5 Core i7, cịn với Core i3 khơng tích hợp cơng nghệ Core i3 thừa kế điểm Core i5 Core i7 cơng nghệ siêu phân luồng ( hay cịn gọi Hyper Threading)  Cách Cài đặt Turbo Boost cho hiệu quả? Turbo Boost cơng nghệ tích hợp CPU nên khơng có cài đặt – bật tắt cả, giao nhiệm vụ cho CPU tự động xử lý Tuy nhiên bạn quản lý cách dùng Intel Turbo Boost Technology Monitor tiện ích Intel cung cấp để bạn theo dõi tình trạng hoạt động tính Turbo Boost (trên CPU có hỗ trợ Boost) 12  Cơng nghệ Hyper threading technology (siêu phân luồng) (HTT) Hyper Threading Technology công nghệ siêu phân luồng luồng (HT – Hyper Threading) giúp các nhân xử lý giả lập thêm nhân để xử lý Tính giúp CPU xử lý nhiều luống liệu số nhân thực có sẵn Cơng nghệ có tất dịng hệ vi xử lý Intel Core i Hyper threading technology– siêu phân luồng cịn cơng nghệ nằm ngồi “vương quốc” x86, phần nhỏ SMT Ý tưởng đằng sau SMT đơn giản: CPU vật lý xuất hệ điều hành hai CPU hệ điều hành phân biệt Trong CPU sử dụng công nghệ HyperThreading technology, CPU logic sở hữu tập ghi, kể ghi đếm chương trình PC riêng (separate program counter) CPU vật lý luân phiên giai đoạn tìm giải mã giữi hai CPU logic cố gắng thực thi thao tác từ hai chuỗi lệnh đồng thời theo cách hướng tới đơn vị thực thi sử dụng 13 Phân biệt chíp CPU Core i qua tên gọi  E (chip E): chíp nhúng, chíp E sử dụng lõi kép (2 lõi)  Q (chip Q): Chip lõi tứ (4 lõi), Chíp Q cho hiệu cao cấp, phù hợp với laptop cấu hình cao  K (chíp K): Có thể ép xung hoạt động, ví dụ Core i7 2600K,…  U (chip U): loại chíp tiết kiệm lượng thường có xung nhịp (Tốc độ GHz) thấp, thường sử dụng Laptop Ultrabook nhằm tiết kiệm điện  M (chip M) (Mobile Microprocessor) CPU dành cho Laptop thơng thường có xung nhip cao mạnh mẽ Chíp M thường sử dụng Laptop chơi game sử dụng đồ họa nặng  S (chíp S): Có thể tối ưu hóa hiệu suất hoạt động, ví dụ chíp i5 2500S…  T (chíp T): Có thể tối ưu hóa hiệu suất hoạt động, ví dụ chíp i5 2390T… Các chi tiết công nghệ cho loại intel core  Core i3: Được intel cho đời theo vi xử lý ứng với chủng loại máy tính theo kiến trung khác   Core i5: dịng CPU tầm trung Core i5 cho máy tính PC thường có nhân tích hợp cơng nghệ Turbo Boost, lại khơng tích 14 hợp cơng nghệ Hyper Threading Còn dòng Core i5 Laptop thường có nhân lại tích hợp cơng nghệ Turbo Boost Hyper Threading   Core i7: Dòng CPU cao cấp với hiệu mạnh mẽ trang bị cơng nghệ đại Tất dịng CPU Core i7 trang bị công nghệ Turbo Boost Hyper Threading Đối với chíp Core i7 máy tính PC có nhân, cịn Core i7 Laptop có nhân  Core i9: chip Core i9 mạnh thống Intel, vi xử lý trang bị lõi, 16 luồng khả boost tới tốc độ xung nhịp tối đa 5.0GHz Và tất cho thấy rằng, vi xử lý octa-core không tiến gần tới vi xử lý tốt AMD mà vượt qua 15 Ngồi tốc độ nhanh hơn, dịng Core i9 cịn có thay đổi nhỏ khác Nó cân lại hệ thống phân cấp nhớ đệm, giới thiệu tính Turbo Boost mới, hỗ trợ RAM DDR4 bốn kênh nhớ Optane Intel Lựa chọn intel core tốt cho thân mình?  Core i3: Con chíp sử dụng cho máy tính có nhu cầu bản, máy tính Laptop thơi nhé, cịn trang bị Core i3 máy tính PC khỏe trâu   Core i5: Dành cho máy tính tầm trung, sử dụng Laptop nên chọn máy tính có loại chíp sử dụng thỏa mái Nhưng tất nhiên giá thành đắt chút 16  Core i7: Dòng CPU cao cấp, thường trang bị cho máy tính có cấu hình khủng, sử dụng cho máy tính PC nhiều, Laptop tốn điện hơn, nhiệt tỏa nhiều hơn…  Core i9: Đây vi xử lý cao cấp tính đến thời điểm này, mang lại tốc độ xử lý cực nhanh Với có nhu cầu sử dụng chuyên môn cao, game thủ hardcore với mục đích phát trực tuyến, hay biên tập viên video phải thực lúc nhiều tác vụ, chọn core i9 lý tưởng Vậy cuối khác biệt Core i3, i5, i7, i9 có đặc biệt hay khơng? Core i9 tốt Core i7 mà tốt Core i5, tốt Core i3 Con số 3, 5, 7, Core i3, Core i5, Core i7, Core i9 dùng để phân biệt sức mạnh chúng không dùng để ấn định số lõi, tốc độ xung nhịp,… Rõ ràng, Core i7 Core i9 tốt hơn, mạnh mẽ Core i3, Core i5; Tuy nhiên, nên chọn PC hoàn tồn phụ thuộc vào mục đích sử dụng số tiền mà bạn định chi Intel Core i5 có tốc độ xung nhịp ổn định nhất, intel Core i7 core i9 có số lượng lõi cao Do đó, để chọn lựa bạn muốn chạy game cấu hình mạnh hay đồ họa chuyên sâu, Core i7 core i9 lựa chọn phù hợp Hoặc có nhu cầu sử dụng khiêm tốn hơn, Core i5 với xung nhịp trung bình, tiêu tốn điện lựa chọn đủ dùng tiết kiệm 17 Lời cảm ơn Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Cơng nghệ thơng tin, Trường đại học Sài Gịn tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập hoàn thành đề tài nghiên cứu Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Trịnh Tấn Đạt dày công truyền đạt kiến thức hướng dẫn chúng em trình làm Em cố gắng vận dụng kiến thức học học kỳ qua để hoàn thành tiểu luận Nhưng kiến thức hạn chế khơng có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu trình bày Rất kính mong góp ý quý thầy để tiểu luận em hoàn thiện Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy giúp đỡ em q trình học tập thực tiểu luận Xin trân trọng cảm ơn! 18 .. .Đề tài: Tìm hiểu cơng nghệ chế tạo CPU qua hệ (Intel chip) Lịch sử phát triển CPU hãng Intel: Intel hãng gần độc quyền mảng PC máy chủ Trải qua trình dài phát triển kể... đại, mạnh mẽ với công nghệ áp dụng Từ hệ CPU mà họ sản xuất CPU 404, CPU 808, CPU 80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586, CPU Pentium, … > CPU Core Dual, Core Quad, … > dòng CPU Core i (core... chơi game công nghệ thực tế ảo (VR) phát triển mạnh mẽ  Kabylake (thế hệ thứ 7) Tiếp theo hệ CPU Skylake, Intel thức mắt dịng CPU hệ thứ với tên mã Kaby Lake Đây dòng CPU sản xuất công nghệ 14 nm