Bài giảng Chương 4: Bộ vi xử lý

của nó.Không giống Pentium Pro hoạt động ở 3.3V, nó hoạt động ở 2.8 V, bằng cách ấy Intel cho phép cháy nó tần số cao mà không đòi hỏi tăng điện áp một cách quá mức. Trong khi với 200Mhz pentium Pro với bộ cache 512KB tiêu tốn khoảng 37.9 w, còn 266Mhz của PentiumII với cache 512Kb tốn khoảng 37w.CeleronTrong một cố gắng tạo một vị trí tốt hơn cho PC giá rẻ, AMD và Cyrix vẫn tiếp tục phát triển dựa trên cấu trúc socket 7, Intel đã đưa ra thị trường một dòng processor Celeron dựa trên cấu trúc đó vào tháng 4 năm 1998.Cùng với việc dựa vào cùng siêu cấu trúc như P II, và sử dụng cùng tiến trình 0.25micron, hệ thống Celeron được cung cấp một gói các công nghệ gần đây nhất như hổ trợ cho đồ hoạ AGP, các đĩa cứng ATA-33, SDRAM và ACPI. Lúc đầu Celeron có thể làm việc với bất kỳ chipset của pentiumII mà hỗ trợ bus hệ thống 66 Mhz như 440LX, 440BX và mới nhất là 440EX- sau đó thì được thiết kế đặc biệt riêng.Lúc đầu Celeron 266 và 300 Mhz không có cache L2, không được thị trường chấp nhận lắm vận chuyển ít hoặc tốt hơn các hệ thống mà dựa trên Socket 7, gặp một số nhược điểm khi thực hiện các chỉ thị phức tạp. Vào tháng 8 năm 1998 Intel thay đổi dòng celerons trước đó với tên mới là Mendocino, tất cả các Celeron đều có Cache L2 ở tất cả các tốc độ của CPU và có thể giao tiếp bên ngoài thông qua bus 66Mhz. Việc thay đổi mới này làm cho Celeron tốt hơn nhiều người tiền nhiệm của nó .Pentium XeonVào tháng 6/1998 Intel đã giới thiệu một processor của nó ,tốc độ 400Mhz. kỹ thuật mà Xeon sử dụng là sự kết hợp của Pentium Pro và Pentium II và được thiết kế để cung cấp các chỉ thị đặc biệt dành cho các ứng dụng trên Server hoặc Workstation. Việc sử dụng bộ phận Slot 2 , làm Xeon có kính thước gấp hai lần PentiumII , trước hết bởi vì việc tăng cache L2,. Cache hệ thống thì cùng kiểu với Pentium Pro, nó là một trong các yếu tố giá cả chính trong Xeons. Một cái khác là ECC SRAM được coi là chuẩn trong tất cả Xeons.Khi được đưa ra , chíp vơi cache L2 512kb hoặc 1Mb vẫn được sử dụng. Trước đó thì được mong đợi dành cho các máy trạm sau được ấn định việc thực thi của server. Loại 2 Mb xuất hiện cuối 1999.Giống với CPU PentiumII 350Mhz và 400Mhz, bus Front Side Bus chạy ở 100Mhz cho việc mở rộng băng thông của hệ thống. Hệ thống mà dựa trên Pentium Xeon II có thể được cấu hình mở rộng lên đến 4 hoặc 8 processor hay hơn nữa.Mặc dù Intel đã quyết định đích của Xeon là cả các máy trạm và Server, nhưng nó phát triển trên các chipset mainboard khác nhau. Chipset 440GX được thiết lập dựa cốt lõi là cấu trúc của chipset 440BC thì được sử dụng trên máy trạm. Chipset 450NX, hoặc một số khác, được thiết kế dành cho các server.Mùa xuân 2001 Pentium 4 đầu tiên dựa trên Xeon được xuất xưởng, với tốc độ đồng hồ 1.4, 1.5, 1.7Ghz. Dựa vào lõi Foster, đây là điều giống với chuẩn của Pentium 4 từ dạng (form factor) microPGA socket 630 và khả năng của cặp processor. Pentium IV Xeon được hở trợ bởi Chipset i860, tương tự với chipset i850 là thêm hỗ trợ căp processor ,bus PCI 2x64 bit và Memory Repeater Hubs(MRH-R) để tăng tối đa kích thước bộ nhớ lên 4 GB (8RIMMs). Một năm sau một thế hệ nhiều processor đã được công bố , cho phép 4 và 8 processor cho đa xử lý đối xứng (SMP) và tính năng tích hợp cache L3 512 kb hoặc 1 Mb.Pentium III Kế thừa của bộ xử lý Intel Pentium II, trước kia là bảng mã có tên là Kâtmi được đưa ra thị trường vào mùa xuân năm 1999. Bộ vi xử lí mới này được giới thiệu có 70 điểm mới về phần mở rộng nhưng không có bất cứ thay đổi nào về mặt kiến trúc50 trong số cái mới về phần mở rộng của dữ liệu đa đường truyền là cải thiện cách biểu thị của dấu chấm động. Cũng có 12 lệnh mới về Media để hỗ trợ nhiều hơn cho việc xử lý dữ liệu truyền thông. Tám lệnh cuối cùng này cũng được Intel đưa ra là lệnh về Cacheability. Chúng cải thiện đáng kể hiệu quả của CPU và cho phép những phát triển phần mềm làm tăng khả năng thực thi của game hay ứng dụng của họTháng 10 năm 1999 bộ xử lí mã Coppermine được sử dụng kĩ thuật xử lí 0,18 nm cao cấp của Intel. Cấu trúc đặc biệt này nhỏ hơn sợi tóc người 500 lần và nhỏ hơn cả vi khuẩn, ngắn hơn bước sóng ánh sáng mà con người có thể nhìn thấy được. Sự kết hợp hợp lí giữa tốc độ và điện thế hoạt động thấp đã làm cho hiệu quả của hệ thống vượt xa tốc độ có thể của đồng hồ tốc độ 1GHz.Cho dù kích thước của 2 cache trong Pentium III mới 256KB được đặt cứng trên và chạy cùng tốc độ với bộ xử lí và nhanh gấp rưỡi tốc độ trước đây. Intel đề cập tăng cường băng thông bằng Advanced Transfer Cache.Pentium lõi Tualatin (Core) là một ví dụ khác về trình độ của Intel đạt được trong kế hoặch kĩ thuật trong một thờI gian dài nhưng phảI đưa vào thị trường trong thờI gian ngắn hơnTualatinTualatin về bản chất là sự cải tiến của hệ tiền nhiệm là Coppermine. Bởi vì được sản xuất trên 1 bộ vi xử lí nhỏ hơn, Tualatin cần ít năng lượng hơn nhiều so với lõi Coppermine.Cuối cùng, Tualatin giới thiệu một đặc tính bên ngoài của CPU. Gói FC-PGA2 chứa một tích hơp giải nhiệt được thiết kế làm hai nhiệm vụ quan trọng. Trước hết là giải nhiệt bằng cách cung cấp một bề mặt rộng hơn trên gắn bộ tản nhiệt. Thứ hai là bảo vệ những nguy hiểm về cơ học do lõi vi xử lí rất dễ gãy, hay ít ra nó cũng tránh va chạm và nguy hiểm có thể xảy ra khi lớp hộp toả nhiệtBa phiên bản Socket 370 của Tualatin đã được xác định la Pentium III desktop, Pentium III-S, Pentium III- M. Cả máy nhà và máy chủ và máy lưu động đều tăng L2 cache lên 512 KB. Chắc chắc với khát khao tránh được những đáng tiếc vớI bộ vi xử lí Pentium IV trong chợ máy desktop, và bộ xử lí đờI cũ cũng có cấu hình L2 cache 256KBKhông chỉ duy nhất 0,13mn chế tạo vi xử lí Tualatin, mà Intel còn sử dụng cả đồng nối thay cho nhômCopper interconnectNhôm là chất được chọn từ rất lâu nhưng giữa thập kỉ 90 nó đã bị loại bỏ vì sớm đạt đến giới hạn về vật lí. Những nhà khoa học đã nhận ra điều này nhiều năm và nghiên cứu để tìm ra cách thay thế nhôm với một trong ba chất dẫn điện tốt hơn là Cu, Ag, Au. Tuy nhiên sau nhiều năm nghiên cứu không có ai thành công trong việc tạo ra chíp Cu.Tất cả đều thay đổi vào tháng 9 năm 1998 khi IBM sử dụng cách mạng kĩ thuật nối thông đồng để sản xuất một chíp sử dụng dây dẫn đồng hơn là kết nối nhôm truyền thống để kết nối transitor.IBM có lịch sử danh tiếng về sự dẫn đầu của nó về công nghệ bộ vi xử lí nhưng lại thất bại về mặt kinh tề.Pentium IVNăm 2000, Intel hé mở những chi tiết đầu tiên của lõi IA-32 từ Pentium Pro giới thiệu 1995. Trước đó codename “Willimate”- bộ vi xử lí được sản xuất và tiếp thị với tên là Pentium IV và nhằm vào thị trường desktop hơn là serverKhả năng thực thi của P4 tăng nhanh là vì kiến trúc thay đổi cho phép thiết bị hoạt động tốc độ xung lượng cao và sự thay đổi về logic dẫn đến nhiều lệnh được xử lí trong một chu kì.Thí nghiện trên p4 đầu tiên - đạt tốc độ 1,4 GB va 1,5GB diễn ra vào tháng hai năm 2000. Những chỉ số ban đầu là những con chip được cảI thiện sự thực thi trên những ứng dụng 3D giống như game trên những ứng dụng đồ họa mạnh như là phim. Trong các ứng dụng văn phòng hàng ngày giống như Word , bảng tính, thư điện tử khả năng thực thi hoàn hảo hơn Một trong những khía cạnh gây tranh cãi của P4 là những hỗ trợ đặc thù, nó tích hợp với DRDRAM. Điều này làm cho hệ thống p4 dường như đắt hơn các hệ thống khác của AMD mà cũng sử dụng SDRAM. Tuy nhiên sự kết hợp của AMD Athon và DDR chống lại hệ thống P4 trạng bị DRDRAM với giá cả thấp hơnTrong nưa năm đầu của năm 2001 những nhà cung cấp lõi logic SIS và VIA quyết định khai thác tình huống này bằng cách bỏ đi chipset P4 hỗ trợ DDRAM. Intel đã nhận được phản hồi vào mùa hè năm 2001 với việc bỏ đi I485 chipset .Mùa thu năm 2002 p4 trở thành bộ vi xử lí được thương mại hóa đầu tiên hoạt động với ba tỉ phép tính / giây.P4 3,06Gb cũng đã đánh dấu quan trọng về lời giới thiệu của Intel về kĩ thuật Hyper Threadting (HT) trong cuộc cách mạng máy tính gia đình. Thật vậy kĩ thuật HT cũng sớm hiện diện trong bộ xử lý P4 .Điều này không được hợp lí trước đây bởi vì cấu trúc của hệ thống cần được bổ xung các kĩ thuật tiên tiến hỗ trợ chipset mainboard và đòi hỏi về điện lượng và nhiệt độ _không được đặt trước đâyMở rộng trên bộ xử lí máy chủ của Intel kĩ thuật HT được hỗ trợ hệ thống cho phép PC hoạt động hiệu quả hơn bằng các tài nguyên và cho phép máy đơn có thể chạy hai chương trình tách biệt cùng một lúc. Do môi trường đa nhiệm kết quả là việc cải thiện khả năng thực thi mà qua sự đáp ứng của hệ thốngHYPER THEADING TECHNOLOGYKỹ thuật HT tác dụng như đòn bẩy hỗ trợ quá trình xử lí song song bằng cách thi hành hai bộ xử lí logic trên một con chip đơn lẻ. Về mặt kiến trúc, mỗi bộ xử lí với kĩ thuật HT được xem như là bao gồm hai bộ xử lí logicPhần mềm kế thừa sẽ chạy tốt trên bộ xử lí HT và mã đòi hỏi lợi ích chung tốt về kĩ thuật là quan hệ đơn giản. Intel ước lượng rằng một chương trình có thể được 30% khi truy cập hệ thống và mã ứng dụng. Hơn nữa trong môi trường đa xử lí việc tăng sức mạnh tính toán nói chung giống như tăng số lượng bộ xử lí về mặt vật lí ITANIUMVào tháng 6 năm 1994 Hewlett Parket công bố nghiên cứu về kết nối của họ và phát triển dự án nhằm mục đích nâng cấp kĩ thuật tối tân cho máy chủ và các sảm phẩm tính toán kinh doanh và tháng 10 năm 1997 họ tiết lộ những chi tiết đầu tiên về kiến trúc máy tính 64 bit. Ngay lúc này bộ vi xử lí Intel mới trong gia đình 64 bit mà”Merced” , mà sau “Coliformain” đã được thành phẩm vào năm 1999 sử dụng kĩ thuật 0,18mn. Trong sự kiện này chương trình phát triển Merced trở nên tồi tệ và được ước lượng khoảng một năm từ khi làm xong công trình nghiên cứu, khi Intel công bố lựa chọn loại hàng tên Itanium vào tháng 10 năm 1999Các bộ xử lý đa lõi1999 – CPU 2 lõi kép đầu tiên ra đời (IBM Power4 cho Server)2001 – bắt đầu bán ra thị trường Power42002 – AMD và Intel thông báo thành lập CPU đa lõi của mình.2004 – CPU lõi kép của Sun ra đời UltraSPARS IV2005 – Power503/2005 – CPU Intel lõi kép x86 ra đời, AMD – Opteron, Athlon 64X220-25/05/2005 – AMD bắt đầu bán Opteron 2xx26/05 Intel Pentium D31/05 AMD – bán Athlon 64X2Presler 65nmYonah Dual Core