Bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ Điều hành Đề tài nghiên cứu tìm hiểu về thế hệ vi xử lý intel core i

PHẦN I: LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN ,CẤU TẠO , CÔNGNhìn vào hình bên trên thì có thể thấy là dòng chip Core i được hãng Intel phát triển từ năm 2009 và cho tới nay thì dòng Core i đ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-

BÀI TẬP LỚN MÔN : KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH

ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ

VI XỬ LÝ INTEL CORE I

- LÂM THANH CAO

- PHAN BÁ KHÁNH

- NGUYỄN QUỐC TUẤN

- NGUYỄN ANH TIẾN

HÀ NỘI 2022

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU

Dưới đây là bài nghiên cứu của nhóm chúng em về bộ vi xử lý Intel Core i Vì là tàiliệu tham khảo và cũng là lần đầu làm nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy xem vàgóp ý cho bọn em được được hoàn thiện bài nghiên cứu hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 4

PHẦN I: LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN ,CẤU TẠO , CÔNG

Nhìn vào hình bên trên thì có thể thấy là dòng chip Core i được hãng Intel phát triển từ

năm 2009 và cho tới nay thì dòng Core i đã trải qua 13 thế hệ đó là Nehalem, Sandy Bridge, Ivy Bridge,Haswell, Broadwell, Skylake, Kabylake, Coffee Lake, Coffee Lake Refresh, Ice Lake, Tiger Lake Alder Lake và mới đây nhất là thế hệ 13 với Vi kiến trúc Raptor Lake và chipset mới được phát hành gần đây nhất là chipset Intel Z790.

- Và đương nhiên là thế hệ càng mới thì chất lượng được cải tiến càng tốt hơn, khảnăng xử lý tốt hơn và được trang bị card đồ họa tích hợp (card onboard) mạnh mẽ hơncũng như có thể tương thích với các dòng card đồ họa rời mạnh mẽ hơn

2 Các đặc trưng công nghệ trên vi xử lý Core i của Intel.

a Công nghệ Turbo Boost (ép xung).

Turbo Boost là gì?

Trang 5

Là công nghệ của hãng Intel cho phép các bộ vi xử lý chạy hơn xung nhịp mặc định,giúp tăng hiệu năng cũng như tối ưu hiệu suất hoạt động của CPU.

Nhìn vào hình trên bạn dễ hiểu hơn, phần màu xanh là lúc máy tính chạy bình thường,màu vàng là máy tăng tốc lên khi gặp những ứng dụng phần mềm nặng

Không phải CPU Intel nào cũng có Turbo Boost? Công nghệ Turbo Boost thường tích

hợp trên các dòng CPU Intel Core i5, Core i7 và Core i9, còn với Core i3 thì không được tích hợp công nghệ này Core i3 thì được thừa kế một điểm mới như Core i5, Core i7 và Core i9 là Công nghệ siêu phân luồng (Hyper Threading).

* Cài đặt Turbo Boost như thế nào?

Turbo Boost là công nghệ tích hợp trên CPU nên không có cài đặt - bật tắt gì cả, cứ giao nhiệm vụ này cho CPU tự động xử lý Tuy nhiên bạn có thể quản lí nó bằng cách dùng Intel Turbo Boost Technology Monitor là một tiện ích được Intel cung cấp để bạn có thể theo dõi tình trạng hoạt động của tính năng Turbo boost (trên các CPU có

hỗ trợ Turbo Boost).

b Công nghệ Hyper threading (siêu phân luồng).

Giới Thiệu Công Nghệ Hyper -Threading

Có một vài nguyên nhân làm cho các đơn vị thực thi không được sử dụngthường xuyên Nói chung, CPU không thể lấy dữ liệu nhanh như nó mong muốn do tắcnghẽn đường truyền (memory bus và front-side-bus), dẫn đến sự giảm sút hoạt độngcủa các đơn vị thực thi Ngoài ra, một nguyên nhân khác đã được đề cập là có quá ítILP trong hầu hết các chuỗi lệnh thực thi

Hiện thời cách mà đa số các nhà sản xuất CPU dùng để cải thiện hiệu năngtrong các thế hệ CPU của họ là tăng tốc độ xung nhịp và tăng độ lớn của bộ nhớ đệm(cache) Nhưng cho dù cả hai cách này cùng được sử dụng thì vẫn không thực sự sử

Trang 6

nhiều chuỗi lệnh đồng thời mới có thể tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên của CPU Đóchính là cái mà công nghệ siêu luồng của Intel đã làm được, bản chất của nó là chia sẻtài nguyên để sử dụng hiệu quả hơn các đơn vị thực thi lệnh đã có sẵn trên các CPUđó.

Hyper threading - siêu luồng là một cái tên “tiếp thị” cho một công nghệ nằm ngoài

“vương quốc” x86, là một phần nhỏ của SMT Ý tưởng đằng sau SMT rất đơn giản:một CPU vật lý sẽ xuất hiện trên hệ điều hành như là hai CPU và hệ điều hành khôngthể phân biệt được Trong cả hai trường hợp nhiệm vụ của hệ điều hành chỉ là gửi haichuỗi lệnh tới “hai” CPU và phần cứng sẽ đảm nhiệm những công việc còn lại.Trong các CPU sử dụng công nghệ Hyper-Threading, mỗi CPU logic sở hữu một tậpcác thanh ghi, kể cả thanh ghi đếm chương trình PC riêng (separate program counter),CPU vật lý sẽ luân phiên các giai đoạn tìm/giải mã giữa hai CPU logic và chỉ cố gắngthực thi những thao tác từ hai chuỗi lệnh đồng thời theo cách hướng tới những đơn vịthực thi ít được sử dụng

3 Chi tiết công nghệ chung cho từng loại chip.

- Core i3: Được intel cho ra đời theo từng bộ vi xử lý (BVXL) ứng với chủng loại của

máy tính và theo từng kiến trung khác nhau Sau đây là những kiến trúc cơ bản củatừng dòng CPU core i:

+ Cho PC

+ Kiến trúc Clarkdale - nền tảng 32 nm

+ Dựa trên Westmere

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX( da nhiem am thanh hinh anh) , SSE ,SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology

(EIST)” Intel SpeedStep® Technology (EIST) là công nghệ đặc biệt của Intel được áp

Trang 7

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 tùy theo trạng thái các ứng dụng đang chạy”

, Intel 64 , XD bit (một bit NX thực hiện), Intel VT-x(công nghệ ảo hóa) , Hyper-Threading , Smart Cache

+ FSB đã được thay thế với DMI

+ Cho Laptop:

+ Kiến trúc Arrandale - điện áp thấp - nền tảng 32 nm

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT Công nghệ Intel TXT bảo vệ dữ liệu trong cácmôi trường điện toán ảo , Hyper-Threading , Smart Cache Công nghệ này cho phépđiều chỉnh tự động dung lượng L2 cache ch

- Core i5:

+ Cho PC:

+ Kiến trúc Clarkdale - nền tảng 32 nm

+ Tất cả các + i5-661 không hỗ trợ Intel VT-d

+ Kiến trúc Lynnfield - nền tảng 45nm tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 ,SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel

64 , XD bit (một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT-x , Intel VT-d , Hyper-Threading ,Turbo Boost , Smart Cache và AES-NI(công nghệ bảo vệ dữ liệu)

+ Dựa trên Nehalem+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel

+ SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thựchiện), Intel VT-x , Turbo Boost , Smart Cache

+ Hyper-Threading bị vô hiệu hóa

+ Cho Laptop:

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost , SmartCache

+ Kiến trúc Arrandale - nền tảng 32 nm

Trang 8

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost , SmartCache Tất cả trừ-430M hỗ trợ i5 AES-NI.

+ Core i5-520E có hỗ trợ bộ nhớ ECC và chia hai cổng PCI

- Core i7:

+ Cho PC:

+ Kiến trúc Lynnfield - nền tảng 45nm

+ Dựa trên Nehalem

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT , Intel VT-d , Hyper-Threading , Turbo Boost ,Smart Cache

+ Kiến trúc Bloomfield - nền tảng 45 nm

+ Kiến trúc Gulftown - nền tảng 32 nm

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT , Turbo Boost , Hyper-Threading , SmartCache

+ Chỉ Core i7-980X sẽ có một khóa số nhân

+ Cho laptop:

+ FSB được thay thế bằng DMI

Trang 9

+ FSB được thay thế bằng DMI.

+ Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 ,SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT , Intel VT-d , Hyper-Threading , Turbo Boost ,Smart Cache

+ FSB được thay thế bằng DMI

+ Kiến trúc Clarksfield - nền tảng 45nm

- Core i9: là dòng chip thế mới của Intel sử dụng nền tảng kiến trúc Skylake-X Tương

tự như dòng chip Threadripper 16 nhân của AMD, Core i9 cũng được trang bị bộ vi xử

lý đa lõi trên tất cả các phiên bản chip Việc trang bị nhiều lõi và luồng giúp cho Corei9 giúp gia tăng tốc độ xử lý cũng như khả năng đa nhiệm

Dưới đây là sự khác biệt giữa các core i với nhau:

Số nhân: Chính là số lượng vi xử lý, càng nhiều nhân thì máy sẽ xử lý tốt hơn, nhanh

hơn

Số luồng: Số lượng đường truyền dữ liệu tới vi xử lý và ngược lại, càng nhiều đường

thì dữ liệu càng được luân chuyển nhanh hơn khiến tốc độ xử lý tăng lên nhanh hơn

Xung nhịp: Chính là tốc độ xử lý của CPU, số càng lớn thì CPU có khả năng xử lý

càng mạnh kèm với đó là lượng nhiệt năng tỏa ra cũng sẽ càng lớn

Turbo Boost: Công nghệ ép xung tự động của Intel để phù hợp với thời điểm sử dụng

của người dùng

Hyper-Theading: Đây là công nghệ siêu phân luồng của Intel giúp phân ra thành 2

luồng 1 nhân thay vì 1 luồng tương ứng 1 nhân như trước kia Điều này sẽ giúp tăng gấp đôi khả năng xử lý dữ liệu

Trang 10

Cache: Là bộ nhớ đệm giữa CPU, bộ nhớ Cache càng lớn thì càng lưu được nhiều dữ

liệu, điều này sẽ giúp giảm bớt thời gian phải lấy dữ liệu từ RAM của CPU cũng như giúp CPU tập trung xử lý dữ liệu

Trang 11

So sánh đặc trưng của Intel CPU Core i3, Core i5, Core i7 và Core i9:

● Tự động gia tăng tốc độ khi bạn cần bằng Công Nghệ Intel® Turbo Boost 2.0

● Xử Lý Đa Nhiệm Thông Minhnhờ Công Nghệ Intel® Hyper-Threading

● Các tính năng

đồ họa tuyệt vời tích hợp sẵn

●Khả năng xử lý thông minh rõ ràngcao nhất

● Khả năng ép xung cho phép đạt được hiệu quả đángsửng sốt

● Tự động gia tăngtốc độ khi bạn cần bằng Công Nghệ Intel® Turbo Boost2.0

● Xử Lý Đa Nhiệm Thông Minh nhờ Công Nghệ Intel®

(ITBM 3.0, cũng

là hai lõi)

●Bộ xử lý này cung cấp tổng băng thông PCle gấp 2,5 lần so với

bộ xử lý dòng H thế hệ thứ 10 và gấp ba lần tổng băng thông PCIe

so với các bộ xử

lý khác trên thị trường

4 Một số ứng dụng của dòng sản phẩm Core I:

Core i3 : Được ứng dụng trong những máy tính cá nhân sử dụng đồ họa, xử lý

công việc thông dụng và hỗ trợ trên công nghệ windows 64 bit với những chương trình

đồ họa: photoshop CS4, Corel X4, Flash FX … loại này phù hợp cho những ngườidùng phổ thông: học sinh, sinh viên, nhân viên văn phòng

Core i5: Được dùng nhiều hơn khi máy tính cần phải xử lý công việc nhiều và hiệu

quả hơn về thiết kế đồ họa và trong việc xây dựng lên hệ thống ảo hóa phục vụ côngviệc nghiên cứu và học tập nâng cao dùng cho những người dùng tầm trung: học sinh,sinh viên học chuyên ngành công nghệ thông tin, nhân viên văn phòng cao cấp cần xử

lý nhiều công việc và đồ họa cao cấp

Core i7: Với kiến trúc 4 nhân 8 luồng dữ liệu nên thường được dùng vào trong các

công việc đồ họa dưới giao diện 64 bit cần độ xử lý tốc độ cực nhanh: thiết kế hình vẽ3D, 4D dựng phim 4D….xây dựng hệ thống ảo hóa với quy mô lớn phục vụ công việcnghiên cứu công nghệ Dùng cho người dùng cao cấp, người dùng chuyên nghiệp:

Trang 12

chuyên thiết kế đồ họa, chế bản âm thanh hình ảnh, sản xuất phim ảnh, sinh viên họcchuyên ngành đồ họa máy tính, chế bản phim hoạt hình…

Core i9: Đây là vi xử lý dành cho máy tính để bàn hàng đầu có 16 lõi với 8 lõi hiệu

năng cao Performance-core (P-cores) và 8 lõi hiệu quả Efficient-core (E-cores).Nếu làngười sử dụng máy tính cho các tác vụ chuyên biệt ở cấp chuyên gia như: Game thủchuyên nghiệp, nhà thiết kế đồ họa hoặc kiến trúc sư thì một chiếc máy tính với bộ vi

xử mạnh nhất có thể xử lý mọi nhiệm vụ tốt nhất thì không có lựa chọn nào tốt hơnIntel Core i9

5 Cách phân biệt các dòng CPU Core i qua tên gọi.

Với nhiều thế hệ CPU Core i, người dùng có thể dễ dàng phân biệt được các thế hệsản phẩm này thông qua cách đặt tên của Intel Cách đặt tên cho dòng CPU Intel Core

i có thể thông qua công thức sau:

Tên bộ xử lý = Thương hiệu (Intel Core) + Tên dòng CPU – Số thứ tự thế hệ (Thế hệ 1không có kí tự này) + SKU + Ký tự đặc điểm sản phẩm

Ý nghĩa của một số ký tự cuối của tên sản phẩm:

G1-G7 Graphics level Tích hợp bộ xử lý đồ họa thế hệ mới

Hiệu năng cao

K Unlocked Mở khóa xung nhịp, hỗ trợ ép xung, tăng

M Mobile Chip dành cho điện thoại, các laptop

business hiện đại, mỏng nhẹ

HQ High performance

optimized for mobile,quad core

Hiệu năng cao, 4 nhân thực

MQ Mobile, Quad-Core Chip di động lõi tứ

S Special

(Performance-optimized lifestyle)

Phiên bản đặc biệt (Tối ưu hóa hiệu suất)

Trang 13

T Power-optimized

lifestyle

Tối ưu điện năng tiêu thụ

U Ultra-low power Tiết kiệm pin, ít tỏa nhiệt

Y Extremely low power Siêu tiết kiệm pin, ít tỏa nhiệt

X/XE Extreme edition

(Unlocked, High End)

Nhiều nhân, xung nhịp cao, siêu phân

luồng, hỗ trợ ép xung

Ví dụ: CPU Core i (Thế hệ 2) tên gọi sẽ có dạng: Intel Core i5 - 2820U…

Tên bộ xử lý Thương

hiệu (IntelCore)

Tên dòngCPU

Số thứ tựthế hệ (Thế

hệ 1 không

có kí tựnày)

đặcđiểmsảnphẩm

Intel Core i5

-2820U

Trang 14

PHẦN II: THẾ HỆ ĐẦU – VI KIẾN TRÚC NEHALEM

1 Khái quát chung.

Với việc phát hành của vi kiến trúc Nehalem trong tháng 11 năm 2008, intel giớithiệu một cái tên mới cho bộ vi xử lý Core i Có 3 biến thể, Core i3, Core i5 và Corei7, nhưng cách gọi tên không còn mang các đặc trưng kỹ thuật như số lượng lõi v vThay vào đó , các thương hiệu được phân chia từ cấp thấp (i3), tầm trung (i5), cao cấp(i7), tương ứng với ba, bốn và năm sao trong đánh giá của inter từ các entry –levelCeleron (1 sao) và bộ xử lý Pentium (2 sao)

2 Đặc trưng công nghệ chung.

 Đặc điểm chung của các bộ vi xử lý Nehalem bao gồm một tích hợp RAM DDR3cũng như QuickPath Interconnect (điểm xử lý kết nối) hoặc PCI Express (hệthống Bus tốc độ cao) và Direct Media Interface (giao diện truyền thông trực tiếp)trên bộ xử lý thay thế cho Front Side Bus (sử dụng trong tất cả các bộ vi xử lý lõitrước đó) Tất cả các bộ xử lý có 256KB bộ nhớ cache L2 / lõi, cộng với 12MBphân chia cho bộ nhớ cache L3 Bởi vì kết nối I/O, chipset và bo mạch từ các thế

hệ trước đó không còn sử dụng được với bộ vi xử lý Nehalem-Based

 Dùng socket (cổng kết nối) LGA 1156 và một vài model dùng socket 1366

 Được phát triển bởi Intel và dự kiến sẽ là kiến trúc tiếp nối Nehalem Được thiết kếdựa trên quy trình công nghệ 32nm từ Westmere (tên cũ là Nehalem-C)

3 Đặc trưng công nghệ chi tiết.

a Intel Core i3.

Intel Core i3 là dòng vi xử lý cấp thấp mới của dòng vi xử lý hiệu xuất từ Intel,thay thế cho thương hiệu Core 2 Các vi xử lý Core i3 đầu tiên được ra mắt vào ngày

07 tháng 1 năm 2010 Core i3 đầu tiên là Clarkdale-based, với tích hợp GPU và hai lõi.Các bộ vi xử lý tương tự cũng có sẵn như là Core i5 và pentium, với cấu hình có chútkhác nhau

Các vi xử Core i3-3xxM dựa trên Arrandale,

Phiên bản di động của bộ vi xử lý máy tính để bàn Clarkdale Chúng tương tự nhưCore i5 -4xx nhưng chạy ở tốc độ xung nhịp thấp hơn và không có Turbo Boost theonhư Intel FAQ, họ không hỗ trợ bộ nhớ Error Correction Code (ECC)

b Intel Core i5.

Core i5 sử dụng vi kiến trúc được giới thiệu vào ngày 08 tháng 09 năm 2009, nhưmột biến thể chính của Core i7 trước đó, lõi Lynnfield Lynnfield Core i5 có 8MB bộnhớ cache L3, Bus DMI chạy ở 2,5 GT/s và hỗ trợ dual-channel DDR3-800/ 1066 / bộnhớ 1333 và đã vô hiệu hóa Hyper-Threading Core i5 có thêm một tính năng TurboBoost Technology giúp tăng tốc tối đa cho các ứng dụng, tự động tăng hiệu cho phùhợp với khối lượng công việc

Bộ vi xử lý dành cho di động Core i5-5xx được đặt tên Arrandale và dựa trên 32nmWestmere thu nhỏ của vi kiến trúc Nehalem Bộ vi xử lý Arrandale đã tích hợp khảnăng đồ họa nhưng chỉ có hai nhân xử lý Nó được phát hành vào tháng 1 năm 2010,cùng với core i7-6xx và core i3-3xx dựa trên cùng một chip Các bộ nhớ cache L3

Trang 15

trong core i5-5xx được giảm xuống còn 3MB, trong khi Core i5-6xx sử dụng bộ nhớcache đầy đủ và core i3-3xx không hỗ trợ Turbo boost

c Intel Core i7

Intel Core i7 với vi xử lý Nehalem-based Bloomfield được giới thiệu cuối năm

2008 Trong năm 2009 mô hình Core i7 mới dựa trên Lynnfield cho máy tính để bàn

và Clarksfield quad-core cho điện thoại di động được thêm vào Và các mô hình dựatrên Arrandale lõi kép được thêm vào tháng giêng năm 2010

Trang 16

PHẦN III: THẾ HỆ HAI - SANDY BRIDGE

Sandy Bridge là người kế nhiệm kiến trúc Nehalem Kiến trúc Sandy Bridge vẫn tiếp tục sử dụng quy trình 32nm nhưng so với Nehalem GPU (nhân xử lý đồ họa) với CPU (bộ vi xử lý trung tâm) đã cùng được sản xuất trên quy trình 32nm và cùng năm nằm trên một đế Thiết kế này giúp giảm diện tích và tăng khả năng tiết kiệm điện nhờ CPU

và GPU sẽ sử dụng chung bộ nhớ đệm.

"Sandy Bridge" - người kế nhiệm kiến trúc Nehalem "nổi đình đám" trong năm

2008 tháng 1-2011, Intel đã giới thiệu CPU Intel Core thế hệ thứ 2 với tên mã Sandy

Bridge Gồm ba họ Core i3, i5, i7

Dòng Sandy Bridge sẽ bao gồm 29 vi xử lý mới và là chip đầu tiên của Intelđược tích hợp bộ điều khiển bộ nhớ và đồ họa trên cùng một khuôn vi xử lý ChipSandy Bridge sẽ tạo ra ít nhiệt hơn trong khi vẫn đẩy mạnh năng lực xử lý và thêm vào

đó, việc cải tiến năng lực đồ họa với các lõi xử lý HD 2000 và 3000 sẽ tăng hiệu suất

đồ họa lên 200% so với dòng GMA 4500 hiện có

● Intel Quick Sync Video: Intel cho biết các video sẽ được chuyển mã nhanh

hơn với tính năng Quick Sync tích hợp Quick Sync sẽ thực hiện việc mã hóatrong phần cứng theo đó tốc độ sẽ nhanh hơn gấp 17 lần so với các thế hệ trướcvới chip đồ họa tích hợp Intel hiện đang hợp tác với các công ty phần mềm nhưCyberLink, Corel và ArcSoft để kích hoạt khả năng chuyển đổi tiêu chuẩnvideo nén H.264 và MPEG-2 với sự hỗ trợ của phần cứng

● Intel InTru 3D/Clear Video HD: Chơi video 3D Blu-ray qua kết nối HDMI

1.4? Đây không phải là một vấn đề quá khó khăn với thế hệ chip Intel Core.Tuy nhiên, điều này không có nghĩa Intel sẽ mang công nghệ 3D đến laptop haydesktop của bạn nhưng công ty cho biết bạn có thể phát các nội dung 3D và HD

trên TV thông qua HDMI WiDi 2.0 - công nghệ hiển thị không dây (Wireless

Display) 2.0 trước đây vẫn chưa hỗ trợ video chuẩn 1080p Tuy nhiên, cuốicùng Intel cũng đã cho phép truyền các video với đội phân giải full HD với thế

hệ chip Sandy Bridge

Sandy Bridge là vi kiến trúc mới đầu tiên của Intel sử dụng công nghệ xử lý

32nm với transistor cổng kim loại Hi-K thế hệ 2, mang lại hiệu suất hoạt động caođồng thời tiêu thụ điện năng thấp hơn

Những khác biệt của Intel Core thế hệ thứ 2 là:

Cấu trúc hoàn toàn tương tự như là Core i3, Core i5 (Clarkdale - Lynnfield) hayCore i7 (Lynnfield) nền tảng 1156 của Intel Sandy Bridge có các đặc điểm nổi bật:

Đáng chú ý là:

 Nhân đồ họa tích hợp bên trong cũng sử dụng công nghệ 32nm là một bước tiếnkhi so với các BXL Clarkdale vốn có nhân đồ hoạ dựa trên công nghệ 45nm

 Tích hợp Memory Controller

 Công nghệ Turbo Boost thế hệ 2 đem đến những cú boost linh hoạt hơn

 Bộ nhớ kênh đôi DDR3-1333 gồm 2 kênh mỗi kênh 2 thanh ram cùng hoạt động

Trang 17

 Điểm nhấn là tích hợp đồ họa trong CPU Hiệu năng đã có sự cải thiện ấn tượng sovới lần tích hợp đầu tiên trong Clarkdale.

 Hỗ trợ mã hóa Advanced Encryption Standard (AES) từ phần cứng giúp các bạngiải mã và mã hoá dữ liệu nhanh nhất có thể

 Intel® Quick Sync Video Technology mang lại khả năng chuyển đổi định dạngVideo cho các thiết bị cầm tay và chia sẻ qua mạng nhanh nhất.Socket mà các BXL

Sandy Bridge trên desktop sử dụng chính là LGA1155 Đây là mức tiêu thụ điện

năng khá thấp khi mà các mức tiêu thụ điện cho các BXL là 95W/65W/45W/35W

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Sandy Bridge

a Đồ họa và video.

-Đồ họa:

Đối với thế hệ Core i3, i5 và i7 trước đây, chip đồ họa cũng được tích hợp trongCPU, nhưng lại nằm riêng rẽ trên một đế silicon khác so với các nhân xử lý Kếtquả là: hình ảnh video tại độ phân giải cao thì bị giật, còn khả năng chơi game thì chưathực sự tốt

CPU thế hệ Westmere với chip đồ họa (GPU) được tích hợp vào die chung vớinhân xử lý (Core i Socket LGA1156) Trên die có 2 con chip Chip lớn là bộ điềukhiển bộ nhớ và đồ họa tích hợp, vẫn dùng công nghệ 45nm Chip nhỏ là nhân xử lý32nm

CPU thế hệ Sandy Bridge với GPU được tích hợp luôn vào nhân xử lý nền trên diechỉ còn 1 con chip

Tiến lên Sandy Bridge, Intel kết hợp bộ xử lý đồ họa trên cùng đế với nhân

xử lý GPU (nhân đồ họa) giờ kết nối trực tiếp với bộ xử lý bằng cấu trúc kiểm soát

bộ nhớ ring bus tốc độ cao và được chia sẻ L3 Cache từ các nhân xử lý GPU giờ đâythậm chí còn tương thích thư viện đồ họa DirectX 10.1, và đương nhiên là nhanhhơn GPU onboard cũ nhiều Không chỉ vậy, nhân đồ họa còn kế thừa cả côngnghệ Turbo Boost, cung cấp thêm một chút hiệu năng ngay khi cần thiết

Tất cả phiên bản dành cho laptop sẽ được trang bị đồ họa tích hợp sở hữu đầy

đủ 12 Execution Units (EU – tức khối thực thi, nơi xảy ra quá trình xử lý dữ liệu),trong khi một vài phiên bản cho máy tính để bàn sử dụng bản cắt giảm chỉ có 6 khốithực thi, số còn lại sử dụng bản đầy đủ 12 khối

Cải tiến trong GPU cũng sẽ có tác dụng trên các trình duyệt như Firefox (từ bản4-7) và Internet Explorer 10, Google Chrome,v.v… trình diễn Web cực “mướt” và cáchiệu ứng bắt mắt

- Video: Khả năng xử lý video có thể coi là điểm nhấn đáng kể nhất Intel còn đầu

tư thêm vào năng lực mã hóa/giải mã video trên IGP của mình Đó chính là IntelQuick Sync Video, Intel Clear Video HD, Stereoscopic 3D, Intel HD Graphic, IntelAdvanced Vector Extensions Chức năng cụ thể:

- Intel Quick Sync Video mang lại khả năng chuyển đổi định dạng Video cho các

thiết bị cầm tay và chia sẻ qua mạng nhanh nhất

Trang 18

- Stereoscopic 3D: Hỗ trợ toàn điện khả năng phát 3D từ bluray với độ phân giải

1080p qua HDMI 1.4

- Intel Clear Video HD: Mang đến khả năng phát Video với chất lượng hình ảnh, màu

sắc xuất sắc nhất Ngay cả khi lướt web bạn cũng sẽ được tận hưởng công nghệ này

- Intel HD Graphic với sự cải thiện đáng kể giúp bạn có thể chơi được một lượng

game kha khá

- Intel Advanced Vector Extensions: mang đến khả năng tính toán số thực (floating

point) tốt hơn cho các ứng dụng multimedia, khoa học và tài chính

b Turbo Boost

Nếu như công nghệ Turbo Boost xuất hiện trong kiến trúc Nehalem vào năm 2008

đã là một sự đột phá lớn, thì lên đến Sandy Bridge, nó còn được cải tiến hơn nữa Lấy

ví dụ đối với bộ xử lý Core i7 đời cũ: khi chỉ có 2 nhân hoạt động, cơ chế Turbo Boost

sẽ tự động tăng xung cho 2 nhân đó, và tắt 2 nhân còn lại để giữ điện năng tiêuthụ trong mức cho phép, trong trường hợp chỉ có 1 nhân hoạt động, mức xung còn cóthể được đẩy lên cao nữa; khi cả 4 nhân cùng hoạt động, xung nhịp được trả về mặcđịnh ban đầu của nhà sản xuất định ra Giờ thì, nếu điều kiện cho phép, xung nhịp vẫn

có thể được boost lên kể cả tất cả các nhân đều đang làm việc

Trang 19

PHẦN IV:THẾ HỆ THỨ 3 – IVY BRIDGE.

So với 2 thế hệ trước thế hệ thứ 3 Ivy Bridge giúp thiết bị trở nên mạnh mẽ và tiếtkiệm năng lượng được hiệu quả hơn Với 7 công nghệ nổi bật

So với Sandy Bridge, Ivy Bridge của Intel đã sử dụng quy trình sản xuất mới22nm và sử dụng công nghệ bóng bán dẫn 3D Tri-Gate Quy trình sản xuất mới giúpgiảm diện tích đế mà vẫn tăng đáng kể số lượng bóng bán dẫn trên CPU

Ivy Bridge còn tích hợp sẵn chip đồ họa hỗ trợ DirectX 11 như HD 4000, có khảnăng phát video siêu phân giải và xử lý các nội dung 3D

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Ivy Bridge.

3 cổng mới của Intel đó là giảm lượng điện thất thoát gần như xuống bằng 0 khi cổnghoạt động (đóng/mở) với tốc độ hơn 100 tỷ lần mỗi giây Tùy thuộc vào từng ứngdụng nó sẽ tự động hiệu chỉnh tăng cường hoặc giảm lượng điện năng tiêu thụ để đemlại hiệu suất tối ưu cho hệ thống, nhất là các hệ thống di động

Một yếu tố cực kỳ quan trọng đảm bảo cho hệ thống ổn định khi diện tích các vớiTri-Gate chỉ làm chi phí sản xuất tăng khoảng 2-3%.bóng bán dẫn bị thu hẹp đó là sựgia tăng về mật độ thành phần Trong khi một con chip lõi tứ của Sandy Bridge cókhoảng 1,16 tỷ bóng bán dẫn trên một diện tích khoảng 212 mm2, Ivy Bridge có thểchứa tới 1,4 tỷ bóng bán dẫn trên diện tích chỉ 160 mm2- tăng khoảng 60% mỗi mm2.Thậm chí mật độ này có thể tăng gấp đôi trong một số khu vực nhất định của CPU

b Kiến trúc chip

Giống như Sandy Bridge, Ivy Bridge có tối đa 4 lõi xử lý, được hợp nhất với mộtcon chip xử lý đồ hoạ, bộ nhớ 8MB L3 cache, và tích hợp các hệ thống kết nối khác(ví dụ như các cổng kết nối màn hình, DMI, các thiết bị vào ra I/O) Vòng bus 256-bit

có nhiệm vụ kết nối tất cả các thành phần với nhau Tổng quan về các thông số kỹthuật quan trọng nhất:

● Xử lý Tri-Gate 22-nanometer

● 1,4 tỷ bóng bán dẫn , Mật độ 160 mm2

● 32 + 32KB L1 cache cho xử lý dữ liệu và kết nối (mỗi lõi)

● 256 Kbyte L2 cache (mỗi lõi)

Trang 20

● Bộ xử lý đồ họa Intel HD 4000 (GT2, DirectX 11, 16 EUs)

● DDR3L điều khiển bộ nhớ lên đến 800 MHz (PC3-12800)

● PCIe 3.0 với 16 luồng dữ liệu

● Hỗ trợ MMX, SSE, (1, 2, 3, 3S, 4.1, 4.2), AVX, AES-NI

● Điện năng tiêu thụ 35, 45 hoặc 55 watt

c Bộ vi xử lý

Tiến trình mới cho phép tăng chỉ 4-6% năng lực xử lý khi xét trên 2 CPU xử lý củaIvy Bridge về cơ bản dựa trên người tiền nhiệm Sandy Bridge, do đó nó bao gồm cáctính năng đã được biết đến như Hyper Threading và Turbo Boost 2.0 tuy nhiên, ở IvyBridge, Intel đã tối ưu hoá các công nghệ này, kết quả là tăng khoảng 5% cho IPC

Ivy và Sandy cùng xung nhịp và cùng dòng sản phẩm (clock to clock) Thật sự thìmức tăng này là rất nhỏ nhưng Intel cũng phải thực hiện rất khá nhiều thay đổi trongkiến trúc để đạt con số đó Hơn nữa, do Ivy có xung nhịp cao hơn mà hiệu năng tổngthể của CPU tăng lên khoảng 10%

Một thay đổi đáng giá khác liên quan đến đơn vị phân chia (có tác dụng làm tăngthông lượng), các tập lệnh AVX và SSE được tăng cường nhờ việc bổ xung 6 thanhghi chia và tải dữ liệu Intel cũng đã sửa đổi các dữ liệu trong bộ nhớ cache được điềuchỉnh tự động và ưu tiên cho các ứng dụng cần băng thông lớn, khai thác bộ nhớ cachehiệu quả hơn, đặc biệt là trong các nhiệm vụ đa luồng

Lần đầu tiên, Intel sử dụng thuật toán điền số ngẫu nhiên (Digital Random NumberGenerator, DRNG) cho phép tăng cường hiệu suất tính toán và xử lý các thuật toán mãhoá lên tới 2-3Gbit/s

Với những công nghệ bảo mật hiện có, chẳng hạn như NX- bit, còn được gọi là cơchế giám sát các tiến trình mở rộng (Supervisor Mode Execution Protection - SMEP) ,bảo vệ các khu vực quan trọng của hệ thống, chống lại các phần mềm độc hại vớinhững cờ đặc biệt

đã hợp nhất 2 con chip này trên một đế, chế tạo chung ở tiến trình 32nm và giờ đây IvyBridge tiếp tục làm điều đó ở tiến trình 22nm, Tuy vậy, có vẻ như lần này Intel cũngquyết tâm đầu tư khá nhiều vào GPU, nâng số EU (execution units) từ 12 lên 16 đểnâng cao hiệu năng xử lý Do vậy, có thể kích thước đế Ivy cũng sẽ không thay đổinhiều vì CPU nhỏ hơn như GPU lại to hơn Với 16 EU, Ivy đã có thể hỗ trợ 3 mànhình thay vì chỉ tối đa 2 màn hình như trước đây, và độ phân giải tối đa hỗ trợ lên tới4K

3D là những gì mà Ivy chứng tỏ chúng mạnh mẽ hơn Sandy

Tiêu đề	Nghiên cứu tìm hiểu về thế hệ vi xử lý Intel Core I
Tác giả	Đỗ Danh Khải, Lâm Thanh Cao, Phan Bá Khánh, Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Anh Tiến
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Thanh Hải
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Kiến trúc máy tính và hệ điều hành
Thể loại	Bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	759,68 KB