BÀI tập lớn môn KIẾN TRÚC MÁY TÍNH: tìm hiểu về thế hệ vi xử lý Intel Core i

1.Lịch sử hình thành và phát triển Hãng Intel đã chế tạo và phát triển CPU từ năm 1971 cho đến nay và hiện tại thì họ đang dẫn đầu trong lĩnh vực này. Thế hệ CPU đầu tiên mà họ sản xuất đó là CPU 4004, CPU 8088… rồi đến CPU Pentium,..  CPU Core Dual, Core 2 Quad, …  và mới dòng CPU mới nhất, mạnh nhất cho tới thời điểm hiện tại đó là dòng Core i (core i3, core i5, core i7 và core M). Có thể nhìn vào sơ đồ sau là có thể hình dung ra lịch sử phát triển chíp CPU của họ.

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐAI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

- -BÀI TẬP LỚN

MÔN : KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ

Trang 2

- Blog Tin Học (http://www.blogtinhoc.com)

- Chia sẻ tài liệu (http://www.chiasetailieu.com)

- Và nhiều nguồn khác

Trang 3

MỤC LỤC:

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

CORE I 4

1 Lịch sử hình thành và phát triển 4

2 Các công nghệ cơ bản trên vi xử lí Core i của Intel 4

a Công nghệ Turbo Boost (ép xung) 4

b Công nghệ Hyper threading (siêu phân luồng) 5

3 Chi tiết công nghệ chung cho từng loại chip 6

4 Một số ứng dụng của dòng sản phẩm Core I: 9

5 Cách phân biệt các dòng CPU Core i qua tên gọi 10

PHẦN II: THẾ HỆ ĐẦU – VI KIẾN TRÚC NEHALEM 11

1 Khái quát chung 11

2 Đặc trưng công nghệ chung 11

PHẦN III: THẾ HỆ HAI - SANDY BRIDGE 12

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Sandy Bridge 13

a Đồ họa và video 13

b Turbo Boost 14

PHẦN IV:THẾ HỆ THỨ 3 – IVY BRIDGE 15

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Ivy Bridge 15

PHẦN V: THẾ HỆ THỨ 4-HASWELL 18

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Haswell 18

a Đặc trưng công nghệ 18

b Thời lượng sử dụng pin 18

c Khả năng đồ họa 19

PHẦN VI: THẾ HỆ THỨ 5 – BROADWELL 20

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Broadwell 20

PHẦN VII: THẾ HỆ THỨ 6 – SKYLAKE 22

2 Chi tiết về bộ vi xử lý Skylake 22

 Đặc tính công nghệ 22

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 chíp Core i được hãng Intel phát triển từ

năm 2009 và cho tới nay thì dòng Core i đã trải qua 7 thế hệ đó là Nehalem, Sandy Bridge, Ivy Bridge,Haswell, Broadwell và mới đây nhất là thế hệ 6 với Vi kiến trúc Skylake và chip mới được phát hành gần đây nhất là chip Kaby Lake (Vì mới phát hành và chưa có nhiều thông tin nên xin phép không được đề cập trong bài này).

- 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 công nghệ cơ bản trên vi xử lí Core i của Intel.

a Công nghệ Turbo Boost (ép xung).

Turbo Boost là gì?

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

Trang 5

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 và Core i7, còn với Core i3 thì không được tích hợp công nghệ này Core i3 thì được thừa kế một điểm mới như Core i5 và Core i7 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 lí 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 năng trongcác 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 dụng hếtđược tiềm năng sẵn có của CPU Nếu có cách nào đó cho phép thực thi được nhiềuchuỗi lệnh đồng thời mới có thể tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên của CPU Đó chính là

Trang 6

cái mà công nghệ siêu luồng của Intel đã làm được, bản chất của nó là chia sẻ tài nguyên

để sử dụng hiệu quả hơn các đơn vị thực thi lệnh đã có sẵn trên các CPU đó

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 tuỳ theo trạng thái các ứng dụng đang chạy”

, Intel 64 , XD bit (một bit NX thực hiện), Intel VT-x(công nghệ ảo hoa) , 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 45 nm 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 45 nm

+ 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

+ Dựa trên Nehalem/

+ 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

+ 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

Trang 9

(một bit NX thực hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost , SmartCache.

+ 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 Clarksfield - nền tảng 45 nm

+ Dựa trên Nehalem

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

 Tự động gia tăngtốc độ khi bạn cần bằngCông Nghệ Intel® TurboBoost 2.0

 Xử Lý Đa NhiệmThông Minh nhờ CôngNghệ Intel® Hyper-Threading

 Các tính năng đồhọa tuyệt vời tích hợp sẵn

Khả năng xử lý thôngminh rõ ràng cao nhất

 Khả năng ép xungcho phép đạt được hiệuquả đáng sửng sốt

 Tự động gia tăngtốc độ khi bạn cần bằngCông Nghệ Intel® TurboBoost 2.0

 Xử Lý Đa NhiệmThông Minh nhờ CôngNghệ Intel® Hyper-Threading

 Các tính năng đồhọa tuyệt vời tích hợp sẵn

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 đồhọa: photoshop CS4, Corel X4, Plash FX … loại này phù hợp cho những người dùngphổ thông: học sinh, sinh viên, nhân viên văn phòng

Trang 10

Core i5: Thì 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 vụcông việc nghiên cứu và học tập nâng cao dùng cho những người dùng tầm trung: họcsinh, sinh viên học chuyên ngành công nghệ thông tin, nhân viên văn phòng cao cấpcần xử lý nhiều công việc và đồ họa cao cấp

Core i7: Với kiến trúc 4 nhân 8 luồn 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: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…

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 hệ sảnphẩm này thông qua cách đặt tên của Intel Cách đặt tên cho dòng CPU Intel Core i cóthể 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 (Ngoài ra còn số ký tự khác):

E (Chip E) Chip hai lõi, cân bằng giữa hiệu

năng và giá thành

Q (chip Q) Chip 4 lõi, cho hiệu năng cao

cấp, phù hợp với các laptop cónhu cầu sử dụng cao

U (Chip U) Đây là CPU tiết kiệm năng lượng

thường có xung nhip (Tốc độGHz) thấp, thường được sử dụngtrên các sản phẩm chú trọng đếnviệc tiết kiệm năng lượng

M (Chip M) Đây là CPU dành cho các Laptop

thông thường có xung nhip cao

và mạnh mẽ Thường được sửdụng trong các Laptop chơi gamehoặc sử dụng đồ họa nặng

Chú ý : Mỗi một thế hệ vi xử lý lại có dòng chip khác nhau

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

Tên bộ xử lý Thương Tên dòng Số thứ tự SKU Ký tự

Trang 11

hiệu (IntelCore)

CPU thế hệ (Thế

hệ 1 không

có kí tựnày)

đặcđiểmsảnphẩm

Intel Core i5

-2820U

Intel Core I5 2 820 U

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 giới thiệumột cái tên mới cho bộ vi sử lý Core i Có 3 biến thể, Core i3, Core i5 và Core i7,nhưng cách gọi tên không còn mang các đặc trưng kỹ thuật như số lượng lõi v v Thayvào 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 –lever Celeron(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 DDR3 cũngnhư QuickPath Interconnect (điểm xử lý kết nối) hoặc PCI Express (hệ thống Bus tốc

độ cao) và Direct Media Interface (giao diện truyền thông trực tiếp) trên bộ xử lý thaythế cho Front Side Bus (sử dụng trong tất cả các bộ vi xử lý lõi trước đó) Tất cả các

bộ xử lý có 256 KB bộ nhớ cache L2 / lõi, cộng với 12MB phân chia cho bộ nhớ cacheL3 Bởi vì kết nối I/O, chipset và bo mạch từ các thế hệ trước đó không còn sử dụngđược 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)

4 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, thaythế cho thương hiệu Core 2 Các vi xử lý Core i3 đầu tiên được ra mắt vào ngày 07tháng 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,

Trang 12

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 Conrrection Code (ECC)

b Intel Core i5.

Core i5 sử dụng vi kiến trúc được giới thiệu vào ngày 08 tháng 09 năm 2009, như mộtbiến thể chính của Core i7 trước đó, lõi Lynnfield Lynnfield Core i5 có 8MB bộ nhớcache L3, Bus DMI chạy ở 2,5 GT/s và hỗ trợ dual-channel DDR3-800/ 1066 / bộ nhớ

1333 và đã vô hiệu hóa Hyper-Threading Core i5 có thêm một tính năng Turbo BoostTechnology giúp tăng tốc tối đa cho các ứng dụng, tự động tăng hiệu cho phù hợp vớikhối lượng công việc

Bộ vi xử lý dành cho di động Core i5-5xx được đặt tên Arrandale và dựa trên 32 nmWestmere 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 L3trong core i5-5xx được giảm xuống còn 3 MB, trong khi Core i5-6xx sử dụng bộ nhớcache đầy đủ và core i3-3xx không hỗ trợ Turbo boost

c Intel Core i7

Inter 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 Lynnffield cho máy tính để bàn vàClarksfield quad-core cho điện thoại di động được thêm vào Và các mô hình dựa trênArrandale lõi kép được thêm vào tháng giêng năm 2010

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 32 nm 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 32 nm 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.

1 Khái quát chung.

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

2008 tháng 1-2011, Intell 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 hóa trong phần cứngtheo đó tốc độ sẽ nhanh hơn gấp 17 lần so với các thế hệ trước với chip đồ họa tích

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	835,98 KB