tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel tìm hiểu công nghệ chip của intel
1 2 3 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của điện tử và công nghệ thông tin, hàng loạt các sản phẩm công nghệ cao đã ra đời. Những thiết bị này đã góp phần nâng cao đời sống cho con người và chúng có một ý nghĩa lớn trong cuộc cánh mạng công nghệ. Các thiết bị đó chính là các bộ Chip và công nghệ chế tạo ra chúng, chúng là thành quả của công nghệ bán dẫn tích hợp, mặc dù với vẻ bề ngoài nhỏ bé nhưng những con Chip, những bộ vi xử lý lại có một sức mạnh không hề “nhỏ” chút nào. Chúng có thể làm những việc mà con người ngần như khó có thể làm làm được. Chip và bộ vi xử lý chúng chính là trái tim và bộ óc của chiếc máy tính cũng như trái tim và bộ óc của con nguời vậy điều khiển mọ i hoạt động, tiếp nhận mọi thông tin…để xử lý rồi đưa ra cho chúng ta kết quả như mong đợi. Trong bài báo cáo này em tập trung tìm hiểu về lịch sử, công nghệ NetBurst, công nghệ Intel Core và ứng dụng của chúng trong các dòng Chip của Intel cũng như các công nghệ mới nhất sử tích hợp trong Chip. Nội dung báo cáo chia 2 phần: Phần I CÔNG NGHỆ CHIP TÍCH HỢP Chia làm 2 chương: Chương 1 Khái niệm và lịch sử của chip-vi mạch tích hợp Trình bày khái niệm về chip và lịch sử phát triển của chip-vi mạch tích hợp Chương 2 Mô hình phát triển cho các hệ thống tích hợp trên vi mạch Trình bày khái niệm SoC, NoC và mô hình phát triển chip hệ thống tích hợp hiện nay Phần II TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHIP CỦA INTEL Chia làm 2 chương Chương 3 Khái quát các dòng Chip và công nghệ tích hợp trong Chip của Intel Trình bày sơ lược lịch sử các dòng Chip và công nghệ chế tạo Chip của Intel Chương 4 Nền tảng Chip sử d ụng công nghệ mới của Intel Trình bày một số nền tảng chip tích hợp sử dụng công nghệ mới của Intel 4 PHẦN I CÔNG NGHỆ CHIP TÍCH HỢP CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ CỦA CHIP-VI MẠCH TÍCH HỢP 1.1. Khái niệm Chip-vi mạch tích hợp 1.1.1. Khái niệm về Chip Chip là một vi mạch điện tử tích hợp được cấu tạo để thực hiện một chức năng cụ thể nào đó hoặc được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. 1.1.2. Khái niệm Chipset Chipset là một nhóm các Chip làm việc như một đơn vị độc lập để thực hiện một hay nhiều chức năng có liên quan đến nhau nào đó Ví dụ: - Modem chipset bao gồm tất cả các mạch tích hợp đảm nhận việc truyền và nhận thông tin. - Chipset Intel 850 dùng để điều khiển bo mạch hệ thống dùng cho CPU Pentium4 (Pemtium 4 motherboard). Nó bao gồm : + Chip điều khiển nhập xuất thế hệ thứ 2 (ICH2 - I/O Controller Hub) hỗ trợ : 4 cổng USB + 6 Kênh âm thanh AC'97 + Giao tiếp mạng tích hợp 10/100 Mbps + 2 kênh ATA-100 + Kênh giao tiếp CNR + Các cổng giao tiếp chuẩn 64-bit PCI. + Chip điều khiển truy cập bộ nhớ (MCH - Memory Controller Hub) hỗ trợ : 2 khe cắm RDRAM cho phép tốc độ truyền dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ đạt tới 3.2 Gigabytes/s. Kênh truyền AGP 4X cũng được điều khiển bởi MCH cho phép chuyển giao dữ liệu trực tiếp giữa card màn hình và bộ nhớ với tốc độ lên tới 1 Gigabytes/s. 5 Hình 1.1: Chipset Intel 850 1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của Chip-vi mạch tích hợp Sự hình thành và phát triển của chíp gắn liền với sự hình thành, phát triển của công nghệ bán dẫn, sự phát hiện ra transistor và tính năng của nó, nên khi tìm hiểu về vấn đề này ta sẽ tìm hiểu sự ra đời và phát triển của công nghệ bán dẫn: - Năm 1947, J.Bardeen & W.Brattain (AT&T Bell., USA ) phát minh ra “Point Contact Transistor” đây là một đột phá trong nỗ lực tìm ra thiết bị mới thay thế cho ống chân không. Dòng điệ n vào ( Bên trái hình tam giác ) được truyền qua lớp dẫn điện bề mặt bản Germanium và được khuếch đại thành dòng ra ( bên phải hình tam giác ). Sở dĩ thiết bị khuếch đại dòng điện này có tên là TRANSISTOR vì nó là một loại điện trở ( Resistor) hay bán dẫn có khả năng truyền điện ( TRANfer) 6 Hình 1.2: thí nghiệm phát minh Transistor đầu tiên - Năm 1950, W.Shockley ( AT&T Bell Lab, USA) phát minh ra transistor kiểu tiếp hợp. Đây là mô hình đầu tiên của loại Bipolar transistor sau này. Hình 1.3: Transistor kiểu tiếp hợp 7 - Năm 1958, J.Kilby ( Texas Instruments, Mỹ) phát minh ra mạch IC (Integrated circuit ) đầu tiên, mở đầu cho thời kỳ hoàng kim của vi điện tử. Điểm quan trọng trong phát minh của Kilby là ở ý tưởng về việc tích hợp các thiết bị điện tử (điện trở, transistor, condenser) lên trên bề mặt tấm silicon. - Năm 1959, J. Hoerni và R Noyce ( Fairchild, Mỹ) thành công trong việc tạo ra transistor trên một mặt phẳng silicon. Hình dưới là transistor với cả 3 cực ( base, emitter, colector) cùng nằm trên một mặt phẳng. Hình 1.4: Transistor với cả 3 cực ( base, emitter, colector) - Năm 1961, cũng chính J. Hoerni và R. Noyce đã tạo ra mạch flip-flop ( với 4 transistor và 5 điện trở) trên mặt silicon. - Năm 1970, G E. Smith và W S. Boyle ( AT&T Bell Lab., USA) tạo ra mạch CCD 8-bit. Hình 1.5: CCD 8-bit 8 - Năm 2004, công ty Intel của Mỹ chế tạo chip Pentium 4 với trên 42 triệu con trasistor. Hình 1.6: Chip Pentium 4 của Intel - Năm 2005, ê kíp liên kết giữa IBM, Sony, Sony Computer Entertainment, và Toshiba giới thiệu Chip CELL đa lõi ( multi-core), hoạt đọng với tốc độ 4 GHz, đạt tốc độ xử lý lên tới 256 Gflop. - Năm 2008 Intel trình làng Chip chứa 2 tỷ transistor đầu tiên Vậy với khoảng nửa thế kỷ kể từ ngày Kilby đề xuất ra ý tưởng về IC, Ngành công nghệ vi mạch đã đạt được những thành tựu rực rỡ. Sự tăng tr ưởng ở tốc độ chóng mặt của ngành công nghệ vi mạch là chìa khoá quan trọng bậc nhất trong cuộc cách mạng công nghệ thông tin ngày nay. 9 CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH PHÁT TRIỂN CHO CÁC HỆ THỐNG TÍCH HỢP TRÊN VI MẠCH 2.1. KHÁI NIỆM SYSTEM-ON-A-CHIP VÀ NETWORK-ON-CHIP 2.1.1. Khái niệm System-on-a-Chip System-on-a-Chip ( SoC ) là hệ thống trên một vi mạch được xây dựng trên ý tưởng tích hợp tất cả các thành phần của một hệ thống máy tính lên trên một vi mạch đơn ( hay còn gọi là một chip đơn ). Hệ thống SoC này có thể bao gồm các khối chức năng số, tương tự, tín hiệu kết hợp ( mixed-signal ) và các khối tần số ra radio ( RF ). H ệ thống trên một vi mạch đôi khi còn được gọi là hệ thống đơn chip hay hệ thống “sốc” (SoC). 2.1.2. Khái niệm Network-on-Chip Network-on-Chip ( NoC ) tạm dịch nghĩa là “Mạng trên vi mạch”, là một khái niệm dùng để chỉ một loại kiến trúc truyền thông trên vi mạch dựa trên ý tưởng tích hợp kiến trúc mạng máy tính lên trên một vi mạch đơn. 2.2. MÔ HÌNH PHÁT TRIỂN CHO CÁC HỆ THỐNG TÍCH HỢP TRÊN VI MẠCH Công nghệ tích hợp vật liệu bán dẫn không ng ừng được cải tiến nhờ Định luật Moore (số lượng transistors trên mỗi đơn vị inch vuông sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi hai năm). Sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ tích hợp bán dẫn cho phép các nhà thiết kế xây dựng các hệ thống hoàn chỉnh chỉ trên một vi mạch và do đó hình thành thuật ngữ "hệ thống trên một vi mạch" (SoC: System-on-Chip). Hệ thống SoC được biết đến như là một ph ương pháp thiết kế cho phép tích hợp khoảng vài chục IPs trên một vi mạch với khoảng vài chục triệu transistors. Hiện nay khả năng tích hợp lớn nhất cho phép trên một vi mạch vào khoảng 2 tỷ transistors (theo Intel). Với số lượng lớn transistor trên một vi mạch cho phép các nhà thiết kế tích hợp nhiều hơn nữa các đơn vị tính toán, còn gọi là IP (Intellectual Property), vào cùng một hệ thống SoC. Các khối tính toán này có thể là các bộ xử lý (processors), các bộ xử lý tín hiệu số (DSP), các b ộ mã hoá và giải mã, các bộ nhớ RAM/ROM, hay các đơn vị xử lý vào/ra (Ethernet, Bluetooth),… 10 Với một số lượng lớn các IP được tích hợp lên cùng một hệ thống SoC, các phương thức truyền thông truyền thống như kết nối điểm–điểm, kết nối một bus chung không còn đáp ứng được nhu cầu truyền thông trên các vi mạch lớn. Nhằm đáp ứng nhu cầu truyền thông ngày càng cao giữa các khối tính toán trên chip, kiến trúc truyền thông bus phân tầng (hierarchical bus) được đề xuất và nhanh chóng được đưa vào ứng dụng cho các hệ thống SoC phức tạp. Kiến trúc bus phân tầng này sử dụng các bus cục bộ để thực hiện truyền thông giữa các IP gần nhau và có lưu lượng truyền thông qua lại cao. Việc truyền thông giữa các IP trên các bus khác nhau được thực hiện thông qua các cầu nối bus (bus bridge). Tuy nhiên, đây cũng chỉ là giải pháp tạm thời vì kiến trúc truyền thông này chỉ giải quyết được một phần nào nhu cầu truyền thông trên vi mạch chứ không th ể giải quyết triệt để bài toán truyền thông trên các hệ thống SoC phức tạp. Hình dưới đây mô tả một hệ thống SoC hiện tại với một kiến trúc truyền thông tích hợp bao gồm bus, bus phân tầng và kết nối điểm–điểm. Hình 2.1: Kiến trúc một hệ thống SoC điển hình Để giải quyết vấn đề truyền thông trên các vi mạch lớn, một phương thức truyền thông mới dựa trên ý tưởng mạng internet được đề xuất vào khoảng năm 2000, gọi là mô hình mạng trên vi mạch (NoC: Network-on-Chip), [...]... CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHIP CỦA INTEL KHÁI QUÁT CÁC DÒNG CHIP VÀ CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP TRONG CHIP CỦA INTEL 3.1 VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ CÁC DÒNG CHIP CỦA INTEL Các thế hệ chip ngày nay của Intel đã khác biệt khá nhiều so với những dòng chip đầu tiên do hãng chế tạo - chẳng hạn như Intel 4004, hoặc Intel 4040 (năm 1971) Khác biệt đó không chỉ ở tốc độ (xung nhịp đồng hồ) mà còn ở nền tảng và công nghệ chế... xây dựng trên lõi của “Smithfield” (phiên bản đầu của Pentium D) Pentium EE hỗ trợ công nghệ HT, do vậy sẽ có 4 bộ xử lý logic Tốc độ của Pentium EE là 3,8GHz, 3.2 CÔNG NGHỆ VI KIẾN TRÚC NETBURST VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC DÒNG CHIP CỦA INTEL 3.2.1 Giới thiệu công nghệ vi kiến trúc NetBurst của Intel Công nghệ vi kiến trúc NetBurst của Intel được ứng dụng rộng rãi trong các dòng Chip của Intel, xuất hiện... trên nền tảng Intel Atom 26 KẾT LUẬN Bài báo cáo trên đây, sau quá trình tìm hiểu em đã trình bày được một số nét cơ bản về lịch sử công nghệ Chip tích hợp vi điên tử, khái niệm hệ thống Chip tích hợp trên một vi mạch cũng như sự phát triển từ một hệ thống thành một mạng vi mạch tích hợp Công nghệ sử dụng trong Chip của hãng sản xuất Chip hàng đầu thế giới Intel đó là công nghệ chế tạo chip sử dụng... SSE2, SSE3, công nghệ HT, Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), EM64T và Virtualization Technology Một số BXL thuộc dòng này là Pentium EE 955 (3,46GHz) và Pentium EE 965 (3,73GHz) có bus hệ thống 1066 MHz, socket 775 3.3 CÔNG NGHỆ VI KIẾN TRÚC INTEL CORE CỦA INTEL 3.3.1 Đặc điểm của công nghệ vi kiến trúc Intel Core Tại diễn đàn IDF đầu năm 2006, Intel đã giới thiệu vi kiến trúc Intel Core có... xử lý sử dụng công nghệ vi kiến trúc Intel Core 3.3.2.1 Intel Core 2 Duo Intel Core 2 Duo là bộ xử lý lõi kép sản xuất trên công nghệ 65 nm, hỗ trợ SIMD Instructions, công nghệ Virtualization Technology cho phép chạy cùng một lúc nhiều hệ điều hành, tăng cường bảo vệ hệ thống trước sự tấn công của virus (Execute Disable Bit), tối ưu tốc độ bộ xử lý nhằm tiết kiệm điện năng ( Enhanced Intel SpeedStep... công nghệ chế tạo CPU Công nghệ vi xử lý 180nm hoặc cũ hơn đang dần lui vào dĩ vãng để nhường bước cho các công nghệ mới hơn như 130nm, 90nm, 65nm, 45nm, 32nm… Về cơ bản, khả năng xử lý của chip Intel tính cho tới thời điểm hiện nay vẫn tuân thủ theo quy luật Moore – có nghĩa cứ mối gần 2 năm, tốc độ tính toán của loại chip mới sẽ tăng lên gấp đôi Mặc dù loại chip đầu tiên của Intel xuất hiện từ năm... trúc NetBurst và Intel Core trong các dòng Chip máy tính hiện nay Các đặc điểm chính của hai vi kiến trúc NetBurst và Intel Core này cũng đã được trình bày trong báo cáo Do thời gian cũng như sự hiểu biết của em có hạn về vấn đề này nên em chỉ trình bày được những nét chính của vấn đề chứ chưa thể đi sâu phân tích các đặc điểm, tính năng, ứng dụng của công nghệ áp dụng, và cũng chưa hiểu rõ một số vấn... đường phía trước của bộ xử lý tiếp tục rộng mở khi Intel giới thiệu bộ xử lý 4 nhân (Quad Core) như Core 2 Extreme QX6700, Core 2 Quad Q6300, Q6400, Q6600 và bộ xử lý 8 nhân trong vài năm tới Chắc chắn những bộ xử lý này sẽ thỏa mãn nhu cầu người dùng đam mê công nghệ và tốc độ 23 CHƯƠNG 4 NỀN TẢNG CHIP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CỦA INTEL 4.1 CENTRINO ATOM Centrino Atom là tên thay thế cho dòng Chip Menlow,... sử phát triển chip Intel, đó là: 8086 (1978), i486 (1989), Pentium (1983), Celeron (1998), Pentium IV (2000), và gấn đây nhất là dòng chip “lõi kép” và “lõi tứ” Tất cả các loại chip của Intel đều là bộ xử lý x86, ngoại trừ một số model như: iAPX 432; i960; Itanium1 và Itanium2 - Intel 8088 1979 (4MHz) Intel 8088, chủng loại chip được sử dụng cho những chiếc PC đầu tiên trên thế giới Intel 8088 là... trợ Virtualization Technology 3.3.2.2 Intel Core 2 Extreme Intel Core 2 Extreme là bộ xử lý lõi kép dành cho game thủ sử dụng vi kiến trúc Core, có nhiều điểm giống với bộ xử lý Core 2 Duo như công nghệ sản xuất 65 nm, hỗ trợ các công nghệ mới Enhanced Intel SpeedStep Technology, Intel x86-64, Execute Disable Bit, Intel Active Management, Virtualization Technology, Intel Trusted Execution Technology