Tài liệu hệ điều hành - Kiến trúc Core potx

Cuối cùng thì NDA về Nehalem cũng đã hết hiệu lực và chúng tôi, nhóm nội dung vozExpress, đã có thể chia sẻ những thông tin chi tiết về kiến trúc mới này đối với bạn đọc. Sau hai năm rất thành công với kiến trúc Core, liệu Intel có khả năng đưa ra một kiến trúc mới còn tốt hơn nữa? Bài viết này với sự phân tích của chúng tôi về những công nghệ được áp dụng trong Nehalem sẽ chia sẻ với các bạn những gì Intel đã chắt lọc được từ sự thành công của Core, cũng như những gì họ đã rút kinh nghiệm được từ những điểm chưa thành công lắm cũng của kiến trúc Core. Tick Tock Tick Tock Trước tiên, một ý tưởng mới của Intel bắt đầu được họ nhắc đến liên tục trong vài năm gần đây, đó là Tick-Tock. Đây là ý tưởng của Intel về cách mà họ nghiên cứu phát triển và công bố sản phẩm CPU của mình. Theo Intel thì quy trình công bố sản phẩm của họ sẽ như những tiếng tick tock tick tock, ứng với mỗi một lần "tock" Intel sẽ giới thiệu một kiến trúc vi xử lý mới và ứng với mỗi một lần "tick" họ sẽ tinh chỉnh, tối ưu kiến trúc đã được giới thiệu ở lần "tock" trước đó. Lần "tock" đầu tiên của họ là thời điểm họ công bố kiến trúc Core. Tất nhiên, Intel không bắt đầu ý tưởng "tick-tock" của mình bằng một tiếng "tock". Lần đầu tiên họ "tick" với Presler, Yonah và Dempsey, nhưng vì đây là lần đầu tiên nhắc đến ý tưởng này, cùng với việc các sản phẩm được giới thiệu không mang ý nghĩa đột phá nhiều lắm về mặt công nghệ, khá nhiều người không rõ về ý tưởng "tick-tock" của Intel bắt đầu từ thời điểm này. Tick-tock-tick-tock tháng 11 này, Intel sẽ chính thức công bố cung cấp đại trà bộ vi xử lý mới, dựa trên kiến trúc hoàn toàn mới Nehalem và là lần "tock" thứ hai của ý tưởng "tick-tock" này. Và Nehalem là nhân vật chính của chúng ta trong bài viết này. Mô hình tick tock tương ứng với roadmap của Intel cho tới năm 2010. Tiếp theo Nehalem vào năm 2009 sẽ là Westmere dựa trên công nghệ chế tạo 32nm với những tinh chỉnh kiến trúc dựa trên Nehalem. Sandy Bridge sẽ có mặt vào năm 2010 và là một kiến trúc hoàn toàn mới với công nghệ chế tạo 32nm đã được ứng dụng với Westmere. Nhìn vào hình minh họa trên, bạn có thể thấy Nehalem là một kiến trúc vi xử lý hoàn toàn mới của Intel, dựa trên công nghệ chế tạo 45nm. Thành thực mà nói mô hình này không phải là xa lạ gì đối với ngành công nghiệp chế tạo vi xử lý, nhưng Intel là tập đoàn đầu tiên nhấn mạnh đến nó và thực hiện nó một cách nhiệt tình đến như vậy. Cứ hai năm một lần, vòng quay này của Intel thực sự là chóng mặt. Bằng cách áp dụng mô hình này, Intel tại một thời điểm chỉ cần quan tâm một công tác duy nhất: công tác phát triển kiến trúc mới trong thời điểm này, và thời điểm sau đó thì chỉ quan tâm đến việc tinh chỉnh và sửa lỗi quy trình sản xuất, và vòng quay như vậy cứ thế diễn tiến 2 năm 1 lần. Nhờ đó, Intel giảm thiểu được sự phát sinh những vấn đề tiềm ẩn khi cùng một lúc đưa ra cả kiến trúc xử lý mới hoàn toàn. Khi Nehalem được giới thiệu, Intel có thể yên tâm với công nghệ chế tạo 45nm của mình qua hơn 1 năm ứng dụng để chế tạo Penryn, và lúc đó họ sẽ chỉ cần phải tập trung nghiên cứu và tối ưu Nehalem để sẵn sàng cho lần tick tiếp theo với Westmere. Rất tuyệt phải không? Intel Core i7 Khi đọc được tin Intel sẽ chính thức dùng ''Core i7'' làm tên chính thức cho các sản phẩm CPU dựa trên kiến trúc Nehalem, phản ứng đầu tiên của chúng tôi là "Tên quái gì mà vớ vẩn thế?", và thành thật mà nói, cho tới thời điểm hiện tại tôi vẫn chưa thể hiểu được lý do vì sao Intel lại chọn một cái tên "vớ vẩn" như thế để đặt cho sản phẩm có một cái tên mã đẹp như Nehalem. Rõ ràng, giá trị của thương hiệu Core quá lớn, Intel sẽ không dại gì mà bỏ chữ Core ra khỏi tên thương mại của Nehalem. Nhưng i7 là cái gì thế? Vì vậy, xuyên suốt bài viết này Nehalem và Core i7 sẽ được dùng như là một, và các model thuộc series Core i7 này sẽ được gọi theo cách i7xxx, ví dụ như Nehalem i7920 < đây mới là một cái tên rất đẹp này, hỡi Intel! Hình chụp Nehalem với mặt trước, mặt sau và phần nhân xử lý lộ ra Vào thời điểm công bố, Intel chỉ đưa ra 3 sản phẩm thuộc hệ thống sản phẩm dựa trên Nehalem, Core i7 920, 940 và 965. Chi tiết như sau: CPU Clock Cache QPI* TDP Giá dự kiến** Core i7 920 2.66GHz 4.8 GT/s $284 Core i7 940 2.93G Hz 4.8 GT/s $562 Core i7 965 Extremely Expensive 3.2GHz 32kb L1 Data/32kB L1 Instruction/256kB L2 cho mỗi nhân xử lý 8MB L3 cho một CPU 6.4 GT/s 130w $999 * Tốc độ của bus QPI tính dựa trên Gigatransfer/s (GT/s) - quy đổi tương đương ra GB/s phụ thuộc vào độ rộng của từng bus QPI Intel áp dụng, trong trường hợp của các bộ xử lý nêu trên 1 GT/s tương đương 4GB/s tổng băng thông. ** Giá dự kiến cho đơn đặt hàng 1000 đơn vị. Chúng ta có thể thấy, model thấp nhất của Nehalem có clock bằng với clock của model thấp nhất trong dòng bộ xử lý 4 nhân dựa trên kiến trúc Core Q9450 và có giá cũng ngang bằng với model này luôn. Model cao cấp nhất của Nehalem tại thời điểm công bố cũng có clock 3.2GHz ngang với Q9770 và cũng có giá rất "Extreme" $999. Các bộ vi xử lý trên sẽ có mặt đại trà trên thị trường vào tháng 11 này, nhưng đừng nóng vội điền vào đơn đề nghị vay vốn của ngân hàng, bạn sẽ cần mainboard mới dựa trên chipset X58 và bộ nhớ DDR3 để chạy được Nehalem, hãy bỏ bút xuống và đọc tiếp các phần sau rồi sau đó đi tìm ''sổ đỏ'' cũng chưa muộn! Socket mới, chipset mới và bộ nhớ mới Trước khi đi sâu vào phân tích những gì có bên trong Nehalem, có lẽ chúng ta nên chào đón người bạn mới một chút và ngắm nhìn cô bé từ bên ngoài trước. Socket mới Nếu bạn có thể đếm được CPU trong hình có bao nhiêu tiếp điểm trước tôi, hãy gửi email cho tôi và nhận CPU này về làm quà. Bạn thua rồi, tôi đếm được tổng cộng 1.366 tiếp điểm của Nehalem sẽ được tiếp xúc với socket. Và đây là socket của mainboard tương thích với Nehalem. Có thể bạn không nhận ra nếu chỉ nhìn hình chụp, thực tế Nehalem có kích thước lớn hơn các CPU dựa trên socket 775 khá nhiều, như hình minh họa dưới đây. Chipset mới và bộ nhớ mới Tại thời điểm hiện tại, Nehalem chỉ tương thích với duy nhất chipset X58, đồng nghĩa với việc bạn sẽ phải mua mainboard mới nếu muốn dùng Nehalem. Do những thay đổi khá nhiều về kiến trúc, toàn bộ các chipset cũ sẽ không có cách nào làm cho tương thích với bộ xử lý mới này được. Mainboard dựa trên X58 được Intel cung cấp cho chúng tôi có tên là X58DSO "Smack Over". X58DSO "Smack Over" Với một layout khá lạ mắt, các khe cắm bộ nhớ được đưa lên trên và cầu bắc được đưa sang bên phải của socket CPU, không có gì là khó lý giải nếu bạn biết với Nehalem, CPU mới là trung tâm của hệ thống chứ không phải là cầu bắc chipset. Chipset X58 với tản nhiệt và quạt, thực chất quạt chỉ để cho đẹp, X58 không hề nóng bởi nguồn nhiệt lớn nhất của cầu bắc giờ đây đã di cư qua CPU. Và đây là 4 khe cắm bộ nhớ DDR3, 3 khe màu xanh cho 3 kênh và khe màu đen cũng thuộc kênh thứ 3 cùng với khe màu xanh cạnh nó. Bạn có thể cắm DDR theo kiểu 2GB 2GB 1GB 1GB hoặc 4GB 4GB 2GB 2GB. Tất nhiên phương án này không phải là tối ưu để có độ trễ tốt nhất. Một cái nhìn cận cảnh [...]... một kiến trúc thuần đa nhân (core, un -core, cache L3 ) thì rõ ràng không sớm thì muộn Intel cũng phải nghĩ ra một phương án giải quyết vấn đề quản lý điện năng cho phù hợp với kiến trúc thuần đa nhân (native multi -core) này Hãy lưu ý thêm điểm này nữa Trở lại một chút với kiến trúc Core, thiết kế của Intel cho kiến trúc là hướng đến thuần hai nhân (native dual -core) , bên cạnh đó, nhân xử lý dựa trên Core. .. của CPU HyperThreading là tên của Intel đặt cho công nghệ SMT (Simultaneous Multi-Threading) Công nghệ này cho phép một nhân xử lý có thể thực sự xử lý song song các thread do các ứng dụng tạo ra, bằng cách trang bị thêm một số thành phần của nhân xử lý, khiến hệ điều hành nghĩ rằng nó đang làm việc với nhiều nhân xử lý Như vậy, với một hệ điều hành tương thích bộ xử lý nhiều nhân hay nhiều bộ xử lý,... truy tìm dữ liệu trong các nhân riêng biệt khi dữ liệu cần tìm không nằm trong L3 Hãy lấy một ví dụ nhỏ, khi core số 1 cần một chút dữ liệu ở cache L3, và tìm không thấy trong cache L3, nó biết rằng nó phải hỏi bộ nhớ hệ thống để có phần dữ liệu đó Rất đơn giản, đơn giản hơn nhiều là phải hỏi tiếp từng nhân xử lý khác xem liệu chúng có phần dữ liệu đó không! Trong trường hợp tìm thấy dữ liệu trong L3,... nhóm thành phần chính: nhóm nhân xử lý (core) và nhóm các thành phần ngoài nhân (un -core) Và Intel có thể thêm hay bớt các thành phần mới cho nhóm các thành phần ngoài nhân cũng như tăng giảm số nhân xử lý để có các phiên bản phù hợp hơn với các mảng thị trường khác nhau Khả năng mở rộng rất dễ dàng với thiết kế dạng module Trong tương lai, Intel có thể thêm một bộ xử lý đồ họa vào nhóm các thành phần... bằng chữ "Core" , các thành phần khác như QPI, L3 Cache và Memory Controller được Intel gọi là những thành phần ngoài nhân (uncore) Lưu ý một chút, với phiên bản desktop của Nehalem (3 CPU đã liệt kê ở trang trước) thì chỉ có phần QPI 0 được kích hoạt, do các bộ xử lý này chỉ được trang bị một điều khiển QPI, phiên bản dành cho server mới có 2 điều khiển này Trước khi đi vào phân tích từng thành phần... liệu trong L3, tình hình trở nên phức tạp hơn một chút, core số 1 cần phải xác định xem liệu phần dữ liệu đó hiện giờ có core nào khác đang dùng hay không, và nếu có thì đó là core nào? Intel đã giải quyết vấn đề này bằng cách trang bị thêm một số cờ (flag) ở cache L3 để đánh dấu các phần dữ liệu đang nằm trong bộ nhớ cache cấp thấp hơn, và thuộc về core nào Rõ ràng cách làm này sẽ phức tạp hơn cho việc... Đã đến lúc rồi Chế độ Turbo và hệ thống quản lý điện năng của Nehalem Nehalem có một gánh nặng rất lớn về điện năng tiêu thụ, với 4 core xử lý và một mớ các thành phần ngoài core ngốn điện ghê gớm như IMC, TDP của 3 model Nehalem đầu tiên được Intel công bố là 130W Một con số khá là đáng lo ngại nếu bạn biết rằng ngoại trừ duy nhất Core 2 Extreme còn lại tất cả các model Core 2 khác đều có TDP là 95W... điểm mấu chốt của việc họ ứng dụng công nghệ HyperThreading vào Nehalem Kiến trúc của Nehalem, giống như Core rất thân thiện với việc áp dụng HyperThreading (hay SMT), với mục đích nâng cao hiệu suất xử lý hơn là tốc độ xử lý, các thread xử lý song song được ghép chung với nhau một cách tối ưu hơn, tận dụng tốt hơn những thành phần rảnh rỗi của nhân xử lý Kết hợp điều này với băng thông cực lớn của bus... năng của mình Thành thực mà nói là như vậy, nhưng nhìn chung, việc hy vọng vào HT để tăng tốc độ xử lý của CPU phần nhiều là hên xui Và như vậy HyperThreading đã nói lời chia tay với người dùng khi Core ra đời Lý do gây ra hiệu quả nghèo nàn này của HyperThreading không phải nằm ở bản chất của HyperThreading, mà là nằm ở kiến trúc của Pentium 4, không phù hợp cho Hyper Threading trổ tài HyperThreading... đều tuyệt vời! Đây chỉ là so sánh giữa hai chế độ HyperThreading bật và tắt, vậy HT có ảnh hưởng như thế nào giữa hai chế độ single-threaded và multithreaded? Ngay cả khi HT không được bật, chênh lệch giữa single-threaded (chỉ sử dụng 1 core) với multi-threaded (sử dụng cả 4 core) vẫn thực sự ấn tượng, hầu hết các test đều cho kết quả nhanh hơn xấp xỉ 4 lần Hãy nhìn vào biểu đồ, ngoại trừ LU Decomposition . chia sẻ những thông tin chi tiết về kiến trúc mới này đối với bạn đọc. Sau hai năm rất thành công với kiến trúc Core, liệu Intel có khả năng đưa ra một kiến trúc mới còn tốt hơn nữa? Bài viết. Intel bao gồm 2 nhóm thành phần chính: nhóm nhân xử lý (core) và nhóm các thành phần ngoài nhân (un -core) . Và Intel có thể thêm hay bớt các thành phần mới cho nhóm các thành phần ngoài nhân. Westmere dựa trên công nghệ chế tạo 32nm với những tinh chỉnh kiến trúc dựa trên Nehalem. Sandy Bridge sẽ có mặt vào năm 2010 và là một kiến trúc hoàn toàn mới với công nghệ chế tạo 32nm đã được