Trải qua mấy thập kỷ phát triển, công nghệ chế tạo các chip Vi xử lý đã có những bước tiến vũ bão. Đã xuất hiện nhiều kiểu cấu trúc chip Vi xử lý như CISC (Complete Instruction-Set Computer), RISC (Reduced Instruction- Set Computer), bộ xử lý scalar hay superscalar, Vi xử lý VLIW (Very Long Instruction Word), Vi xử lý Superpipelined, Vi xử lý Vector, và Vi xử lý biểu tượng (Symbolic µP), nhằm đáp ứng nhu cầu tạo nên những máy tính cực mạnh, những siêu máy tính, mainfram phục vụ những cơng việc tính tốn lớn hay tạo ra các máy tính xử lý song song.
Đối với họ x86, đã có các trung tâm i486 với cấu trúc RISC, tập lệnh rút gọn với tốc độ xử lý tăng nhanh đáng kể. Đó là những trung tâm xử lý 32 bits thực sự. Không gian địa chỉ vật lý và không gian bộ nhớ ảo được quản lý bởi 32 bits địa chỉ, lên đến 4Gbytes. Ngoài ra, các bộ đồng xử lý toán cũng được tích hợp tạo nên sức mạnh đáng kể. Các trung tâm này đã được sử dụng để tạo nên những máy tính xử lý song song với cấu trúc hiện đại và khả năng tính tốn lớn cho phép giải những bài toán rất phức tạp.
Năm 1992, chip xử lý Pentium MMX ra đời, trong cấu trúc có tới hai đường ống song song (superscalar), hai khối số học và logic (ALU) cho phép thi hành hai lệnh máy trong một chu kỳ. BUS nội bộ của Pentium MMX là BUS 64 bits và 128 bits, tốc độ trao đổi dữ liệu với bộ nhớ do vậy được nâng cao đáng kể. Đặc biệt, chip Pentium có một vùng nhớ gọi là vùng đệm đích rẽ nhánh BTB (Branch Target Buffer) đối với 256 lệnh rẽ nhánh mới. Pentium cũng được tích hợp một bộ đồng xử tốn học (Mathematical Coprocessor) với hiệu suất rất cao nhờ giải thuật nhanh hơn. Dù là loại Vi xử lý CISC, nhưng Pentium đã ứng dụng giống như các loại Vi xử lý RISC tốc độ cao: xử lý đường ống, cấu trúc superscalar và dự đoán rẽ nhánh.
Năm 1999, chip Pentium PIII ra đời với cấu trúc có thêm 70 lệnh cho truyền thông đa phương tiện, tốc độ xung nhịp đã vượt qua ngưỡng 1GHz. Tiếp theo đó là các chip Pentium PIV với tốc độ cao hơn hẳn và cấu trúc đa phân luồng.
IBM cho biết họđang áp dụng những phương pháp sản xuất mới nhằm cho phép thiết bị xử lý dành cho máy chủ Power6 có thể chạy nhanh gấp hai lần so với hiện nay nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về nhiệt độ.
Theo thông tin từGiám đốc kỹ thuật của IBM, họ khơng chỉ thu nhỏ kích cỡ các bóng bán dẫn (transistor) mà còn thay đổi phương thức hoạt động của silicon khi đặt lớp cách điện phía dưới một lớp silicon gồm khoảng 500 nguyên tử.
Những cải tiến đó khiến Power6, sản xuất theo cơng nghệ 65 nm và dự định ra mắt giữa năm 2007, đạt xung nhịp tới 4 - 5 GHz. IBM khẳng định Power6 sẽ cạnh tranh trực tiếp với sản phẩm của các đối thủ như Intel, AMD và Sun Microsystems.
Ngay khi Intel giới thiệu công nghệ 90 nm năm 2003, người ta nhận thấy nó gây ra tình trạng thất thốt năng lượng nghiêm trọng hơn những phương pháp sản xuất trước đó, khiến chip tỏa nhiệt ngay cả khi chúng không chạy hết công suất. Một trong những biện pháp khắc phục là tích hợp 2 lõi xử lý trên một chip đơn và giảm xung nhịp hoạt động đểtăng khảnăng vận hành cũng như tránh rắc rối do nhiệt độcao. Ngược lại, Power6 được xây dựng để hoạt động ở xung nhịp cao chưa từng thấy nhưng vẫn tiêu thụđiện năng hiệu quả.
Hiện nay, Intel cũng đang nghiên cứu hai kỹ thuật sản xuất và thiết kế mới nhằm giảm lượng điện tiêu thụ trên bảng mạch hệ thống. Phương pháp thứ nhất cung cấp nguồn điện áp cho cả CPU và bộ nhớ đệm (cache) còn cách thứ hai sẽ tích hợp bộđiều hịa điện áp trên các transistor.
Thứ tư, 21/6/2006, 10:04 GMT+7
IBM phát triển chip 500 GHz
"Big Blue" và Công ty Georgia Tech đã cùng chế tạo một chip có xung nhịp cao hơn 100 lần so với kỷ lục của thiết bị xử lý máy tính hiện nay, với điều kiện nó phải hoạt động ở nhiệt độ nghe có vẻ phi thực tế - 268,5°C.
Ở nhiệt độ trong phòng, chip này vẫn đạt tốc độ 350 GHz, tương đương 350 tỷ vòng/giây, nhanh hơn nhiều so với thiết bị xử lý máy tính tại thời điểm này (dao động từ 1,8 GHz đến 3,8 GHz).
Đây là một phần dự án khám phá tốc độ tối đa của các chip silicon-germani (SiGe). SiGe cũng giống như công nghệ chip silicon khác nhưng được tăng cường nguyên tố germani để nâng hiệu suất và giảm lượng điện tiêu thụ. Trên lý thuyết, SiGe có thể mở rộng tốc độ lên 1 terahertz (THz), tức một nghìn tỷ vịng mỗi giây.
Tuy nhiên, thêm thành phần germani đồng nghĩa với chi phí sản xuất tấm wafer tăng cao, do đó SiGe rất kén chọn thị trường. IBM đã bán ra hàng trăm triệu chip này từ năm 1998, nhưng chưa thể địch nổi khi so với con số hàng tỷ chip silicon mỗi năm nhờ sản lượng điện thoại di động.
Chip SiGe hiệu suất lớn sẽ được ứng dụng trong các hệ thống phòng thủ, phương tiện khám phá vũ trụ và thiết bị cảm ứng từ xa.
Chip SiGe ở chế độ đông lạnh có xung nhịp gấp 250 lần so với chip ĐTDĐ thông thường.
Ảnh: Marketwire