Báo Cáo - Thiết Kế Hệ Thống Vlsi - Đề Tài - Công Nghệ Kiến Trúc Chip Vi Xử Lý Intel Core I7 Core I9 Và Xeon

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - - BÁO CÁO THIẾT KẾ HỆ THỐNG VLSI CÔNG NGHỆ KIẾN TRÚC CHIP VI XỬ LÝ INTEL CORE I7 CORE I9 VÀ XEON MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC VIẾT TẮT .6 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CPU 1.1 Cấu trúc CPU 1.1.1 Khối điều khiển CU – Control Unit 1.1.2 ALU – Arithmetic Logic Unit 1.1.3 Các ghi – Registers 1.1.4 Opcode 1.1.5 Phần điều khiển 1.2 Nguyên lý hoạt động CPU 1.2.1 Tìm nạp (Fetch instruction from memory) .8 1.2.2 Giải mã (Decode instructions into commands) 1.2.3 Thực thi (Execute commands) .8 CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CPU CỦA HÃNG INTEL 10 2.1 Giới thiệu chung công ty Intel .10 2.2 Lịch sử phát triển CPU Intel 10 2.3 Các dòng chip CPU phổ biến Intel 10 2.3.1 Intel Pentium 10 2.3.2 Intel Celeron 12 2.3.3 Intel Core i 13 CHƯƠNG 3: INTEL CORE I 15 3.1 Các công nghệ sử dụng .15 3.1.1 Turbo Boost 15 3.1.2 Siêu phân luồng Hyper Threading 16 3.1.3 Công nghệ khác 19 3.2 Các hệ chip intel core i 19 3.2.1 Nehalem (thế hệ đầu tiên) 19 3.2.1 Sandy Bridge (thế hệ thứ 2) 20 3.2.3 Ivy Bridge (thế hệ thứ 3) 21 3.2.4 Haswell (thế hệ thứ 4) 22 3.2.5 Broadwell (thế hệ thứ 5) 22 3.2.6 Skylake (thế hệ thứ 6) 23 3.2.7 Kaby Lake (thế hệ thứ 7) 24 3.2.8 Coffeelake (thế hệ thứ 8) .25 3.2.9 Coffee Lake Refresh (thế hệ thứ 9) .26 3.2.10 Ice Lake Comet Lake (thế hệ thứ 10) 27 3.2.11 Tiger Lake (thế hệ thứ 11) 28 3.2.12 Alder Lake (thế hệ thứ 12) 29 3.2.13 Raptor Lake (thế hệ thứ 13) .31 CHƯƠNG 4: CPU XEON 33 4.1 CPU Intel Xeon gì? 33 4.2 Lịch sử phát triển chip Intel Xeon 33 4.3 Ưu điểm Intel Xeon 34 4.4 Những cải tiến CPU Xeon hệ .35 4.5 Các dòng chip Xeon 36 4.5.2 Bộ xử lý Intel Xeon W 37 4.5.3 Bộ xử lý Intel Xeon E 38 4.5.4 CPU Xeon E3 .39 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc C Hình 2.1 Lịch sử phát triển CPU Intel 10 Hình 2.2 CPU Intel Pentium 11 Hình 2.3 CPU Intel Celeron 12 Hình 2.4 Một số CPU Intel core I 13 YHình 3.1 Công nghệ Intel Turbo Boost 15 Hình 3.2 Cơng nghệ Intel Hyper-Threading 17 Hình 3.3 Đa luồng CPU 17 Hình 3.4 Cơng nghệ Intel Bridge 19 Hình 3.5 Thế hệ Nehalem Intel core i 19 Hình 3.6 Thế hệ Sandy Bridge Intel core i .20 Hình 3.7 Thế hệ Ivy Bridge Intel core i 21 Hình 3.8 Thế hệ Haswell Intel core i .22 Hình 3.9 Thế hệ Broadwell Intel core i 22 Hình 3.10 Thế hệ Skylake Intel core i 23 Hình 3.11 Thế hệ Kaby Lake Intel core i 24 Hình 3.12 Thế hệ Coffeelake Intel core i 25 Hình 3.13 Thế hệ Coffee Lake Refresh Intel core i 26 Hình 3.14 Thế hệ Ice Lake Comet Lake Intel core i .27 Hình 3.15 Thế hệ Tiger Lake Intel core i tích hợp ipad laptop 28 Hình 3.16 Thế hệ Alder Lake Intel core i 29 Hình 3.17 Thế hệ Raptor Lake Intel core i .31 YHình 4.1 CPU Intel Xeon 33 Hình 4.2 Lịch sử hình thành Intel Xeon 34 Hình 4.3 Chip Xeon siêu xịn Intel 35 Hình 4.4 CPU Xeon D 36 Hình 4.5 Chip Xeon W Intel 37 Hình 4.6 Chip Xeon E siêu ngon Intel 38 Hình 4.7 Chip Xeon E3 39 BẢNG TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ viết đầy đủ CPU Central Processing Unit CU Control Unit ALU Arithmetic Logic Unit RAM Random Access Memory A.I Artificial Intelligence SMT Surface Mount Technology HT Hyper Threading LGA Land Grid Array GPU Graphics Processing Unit iGPU Integrated Graphics Processing Unit TDP Thermal Design Power CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CPU Chúng ta tiếp xúc với máy tính, thiết bị điện tử tử ngày khơng phải biết máy tính có phận quan trọng nhất, cốt lõi để tạo nên máy tính, ví “bộ não” máy tính, CPU CPU viết tắt chữ Central Processing Unit, tạm dịch xử lý trung tâm, mạch điện tử máy tính, thực câu lệnh chương trình máy tính cách thực phép tính số học, logic, so sánh hoạt động nhập/xuất liệu mã lệnh Hiện có kích thước nhỏ nhắn vừa kích thước hình thẻ 1.1 Cấu trúc CPU Cấu trúc CPU gồm thành phần có phận CU, ALU Registers Hình 1.1 Cấu trúc CPU 1.1.1 Khối điều khiển CU – Control Unit Đây thành phần CPU thực nhiệm vụ thông dịch lệnh chương trình, đồng thời điều khiển hoạt động xử lý điều tiết xác xung nhịp đồng hồ hệ thống Phần phần cốt lõi xử lý, cấu thành từ mạch logic so sánh với linh kiện bán dẫn tạo thành 2.mạch logic so sánh với linh kiện bán dẫn tạo thành 1.1.2 ALU – Arithmetic Logic Unit Trong thành phần máy tính, ALU có chức thực phép toán số học logic sau trả lại kết cho ghi nhớ 1.1.3 Các ghi – Registers Là nhớ có dung lượng nhỏ lại có tốc độ truy cập cao, nằm CPU, dùng để lưu trữ tạm thời toán hạng, kết tính tốn, địa nhớ thơng tin điều kiện Mỗi ghi có chức cụ thể Thanh ghi quan trọng đếm chương trình (PCProgram Counter) đến lệnh thi hành 1.1.4 Opcode Phần nhớ chứa mã máy CPU để thực thi lệnh file thực thi 1.1.5 Phần điều khiển Thực công việc điều khiển khối điều khiển tần số xung nhịp Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng thao tác xử lý CPU theo khoảng thời gian không đổi 1.2 Nguyên lý hoạt động CPU Sau nhiều lần cải tiến, CPU giữ chức hoạt động với bước là: 1.2.1 Tìm nạp (Fetch instruction from memory) Quá trình nạp liên quan đến việc nhận lệnh Lệnh biểu diễn dạng chuỗi số chuyển từ CPU từ RAM Mỗi lệnh phần nhỏ thao tác nào, nên CPU cần phải biết lệnh thực Địa lệnh giữ Program Counter đếm chương trình (PC) PC lệnh đặt vào Instruction Register-thanh ghi lệnh (IR) Độ dài PC tăng lên để tham chiếu đến địa lệnh 1.2.2 Giải mã (Decode instructions into commands) Khi lệnh tìm nạp lưu lưu trữ IR, CPU truyền lệnh tới mạch giải mã lệnh Điều chuyển đổi lệnh thành tín hiệu truyền qua phần khác xử lý CPU để thực hành động 1.2.3 Thực thi (Execute commands) Bước cuối cùng, lệnh giải mã gửi đến phận liên quan CPU để thực Kết thường ghi vào CPU register – nơi chúng tham chiếu lệnh sau Hiểu đơn giản giống chức nhớ máy tính Một nhà sản xuất CPU lớn lâu đời giới Intel Có thể nói Intel gần độc quyền mảng sản xuất vận hành máy tính, máy chủ Trải qua q trình dài phát triển từ năm 1971, chip (bộ vi xử lý) Intel không ngừng cải tiến phát triển, ngày trở nên đại mạnh mẽ với công nghệ áp dụng CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CPU CỦA HÃNG INTEL 2.1 Giới thiệu chung công ty Intel Tập đồn Intel (Integrated Electronics) thành lập năm 1968, có trụ sở Santa Clara – California, Hoa Kỳ Những ngày đầu thành lập, Intel công ty chuyên sản xuất sản phẩm chip vi xử lý cho máy tính linh kiện máy tính Qua thời gian, sản phẩm Intel ngày đa dạng hồn thiện Họ khơng ngừng cải tiến đổi công nghệ, liên tục nâng cấp hệ thống từ chất lượng nhân viên tới áp dụng công nghệ đại vào sản phẩm Tới nay, Intel ln đơn vị tiên phong ngành linh kiện máy tính, đặc biệt sản xuất chip máy tính Với bề dày lịch sử phát triển với tệp khách hàng đa dạng kéo dài từ người dùng phổ thông doanh nghiệp lớn, công ty, v.v, …, Intel cho mắt khơng dòng chip hệ chip xử lý chia thành nhiều phân khúc cho người dùng Hiện tại, Intel có dịng sản phẩm vi xử lý cho người dùng phổ thơng Intel Pentium, Intel Celeron Intel Core i 2.2 Lịch sử phát triển CPU Intel