luận văn đề tài tìm hiểu kiến trúc vi xử lý intel xeon e7 family

BÁO CÁO MÔN VI XỬ LÝ
Đề tài
Tìm hiểu kiến trúc vi xử lý
Intel Xeon E7 Family
Báo cáo môn Vi Xử Lý
Đề tài : Tìm hiểu kiến trúc vi xử lý Intel Xeon E7 Family
Thành viên :
Chế Đình Sơn
Bùi Hữu Tâm
Nguyễn Công Thắng
Nguyễn Đức Thành
Bùi Mạnh Thảo
Mục Lục
BÁO CÁO MÔN VI XỬ LÝ 1
Báo cáo môn Vi Xử Lý 1
Mục Lục 2
Cổng Intel® QPI: 7
+ Giới thiệu: 27
+ Phương thức hoạt động: 28
So sánh QPI với FSB: 29
Cấu trúc 05 lớp của QPI: 31
Sơ đồ khối sử dụng QPI kết nối giữa những CPU với I/O HUB 33
I. Giới Thiệu Chung
Ngày 5/4/2011, tại SANTA CLARA, bang California (Mỹ), tập đoàn Intel đã công bố họ bộ vi xử lý
dành cho máy chủ mới giúp tăng tốc những ứng dụng đòi hỏi khả năng xử lý cao đồng thời cũng
tăng độ tin cậy và bảo mật dữ liệu cho doanh nghiệp.
BXL Xeon thế hệ mới nhất dành cho máy chủ của Intel có hiệu năng cải thiện đáng kể và giảm
chí phí điện năng so với thế hệ trước.
Những họ bộ vi xử lý Intel Xeon E7-8800/4800/2800 tiếp nối các dòng Xeon thế hệ trước của
Intel và đặt ra một tiêu chuẩn mới cho những ứng dụng điện toán cao cấp bao gồm bảo mật,
phân tích dữ liệu thời gian thực và ảo hóa.

Để đơn giản hóa cách gọi tên và giúp dễ nhớ hơn, có thể phân dòng chip Xeon E7 mới ra thành
2 lớp nhỏ hơn: E7-2800 series và E7-4800 series. L3 cache sẽ được trải dài từ 18MB đến 30MB
tùy từng phiên bản cụ thể trong khi công suất thiết kế của tản nhiệt tiêu chuẩn TDP sẽ nằm
trong khoảng 95W đến 130W.

Loại chip 6 nhân có 2 phiên bản bao gồm Xeon E7-2803 và Xeon E7-4807 với xung nhịp vàTDP
lần lượt là 1.73GHz -105W và 1.86GHz-95W. Cả 2 đều có L3 cache 18MB và chỉ số đường truyền
Quick Path Interconnect (QPI) là 4.8GT/s.
CPU 8 nhân có 4 phiên bản, 2 thuộc lớp SKU E7-2800 và 2 thuộc SKU E7-4800. E7-2820 và E7-
4820 có tốc độ 2GHz và hỗ trợ 18MB L3 cache. Trong khi đó, E7-2830 và E7-4830 sở hữu xung
nhịp 2.13GHz với L3 cache là 24MB.
Cuối cùng là mảng chip 10 nhân với 7 đại diện, có tốc độ xung nhịp trải dài từ 2GHz đến 2.4GHz
trong khi bộ nhớ L3 cache cũng thay đổi là 24MB hoặc 30MB tùy thuộc vào từng phiên bản cụ
thể. Trong số đó có con chip này đều có TDP là 130W và chỉ số QPI là 6.4 GT/s. Đó là Xeon E7-
2850, Xeon E7-2860, Xeon E7-2870, Xeon E7-4850, Xeon E7-4860 và Xeon E7-4870. Một phiên
bản chip 10 nhân tiêu thụ ít điện năng hơn là Xeon E7-8867L với 105W TDP, tốc độ 2.13 GHz, L3
cache 30MB và 6.4GT/s QPI.

II. Kiến Trúc Vi Xử Lý
1. Khái quát vi xử lý
Phạm vi xử lý Xeon E7 bao gồm không ít hơn 18 mô hình CPU được chia thành ba loạt bộ xử lý
khác nhau, được gọi là các E7-2800, 4800 và 8800, có thể được cài đặt trong các hệ thống kép,
bốn và tám, tương ứng.
• Các thành phần chính :
- Bộ vi xử lý được xây dựng trên quy trình 0,032 micron High-K
- 10 nhân với 20 luồng xử lý
- Sở hữu mức bộ nhớ đệm (cache) rất lớn, từ thấp nhất là 18MB và cao nhất lên đến
30MB cùng khả năng quản lý bộ nhớ RAM đến 2TB.
- Dựa trên nền tảng thêm 2 Terabyte lớn của bộ nhớ trong một hệ thống bốn-socket

hỗ trợ bởi bộ xử lý mới.
- Sử dụng socket LGA1567
- Kiến trúc chip vi xử lý lên đến 10 lõi trên 1 socket
- Các lõi siêu phân luồng, 2 luồng
- Hỗ trợ 48-bit địa chỉ ảo và vật lý 44-bit địa chỉ vật lý
- 32 KB Level 1 hướng dẫn bộ nhớ cache với chỉnh sửa lỗi đơn bit, bộ nhớ cache dữ
liệu và L1: 32-KB Level 1 bộ nhớ cache dữ liệu với bảo vệ tính chẵn lẻ, hoặc 16 Cấp
KB 1 với sửa lỗi ECC và phát hiện trên dữ liệu và trên TAG
- 256 bộ đệm chỉ dẫn/ dữ liệu kB L2, ECC bảo vệ (SECDED).
- 30-LLC MB, bộ đệm chỉ dẫn/ dữ liệu, ECC được bảo vệ
- Hai chip điều khiển bộ nhớ cung cấp băng thông bộ nhớ phong phú và dung lượng
bộ nhớ cho các ứng dụng doanh nghiệp đòi hỏi. Tổng số bốn kênh Intel SMI
+ Hỗ trợ lên đến 16 DDR3 DIMM trên mỗi một socket
+ Hỗ trợ cho DDR III 800, 978, 1067 MHz tốc độ bộ nhớ
+ Hỗ trợ cho 1, 2 và 4 công nghệ Gigabit DRAM
+ Hỗ trợ lên đến 32 GB Quad Rank DIMM
- Bộ nhớ RAS bao gồm các tính năng:
+ Hỗ trợ cho x4 double chip-fail
+ Bộ nhớ ECC hỗ trợ bao gồm sửa chữa x4, x8 chip-fail
+ Chế độ chuyển đổi dự phòng để hoạt động với một sự thất bại làn đường duy nhất
cho mỗi kênh trong một hướng
+ Hỗ trợ cho việc chuyển đổi bộ nhớ
- Intel QuickPath Interconnect RAS
- Bảo mật nền tảng khả năng sử dụng công nghệ Intel ® Trusted Execution
- Intel® AES New Instructions (Intel® AES-NI)
- Chế độ quản lý hệ thống (SMM)
- Hỗ trợ cho Intel® Virtualization Technology (Intel® VT) cho IA-32 Intel®Architecture 2
(Intel® VT-x 2)
- Trực tiếp đính kèm phần mềm ổ cắm bộ xử lý thông qua giao diện flash nối tiếp.
Intel Xeon Processor E7-8800/4800/2800 family có đầy đủ đệm DIMM (FBD) cổng, mỗi cổng có hai

kênh FBD kết nối với Buffer-On-Board (BOB), bộ nhớ đệm Scalable Intel 7500. Có bốn cổng Intel QPI
cho bộ xử lý thông tin liên lạc. Các lớp vật lý cho các nội bộ (FBD) và bên ngoài (Intel QPI) kênh / liên
kết được thực hiện trong Pbox. Pbox thực hiện logic kỹ thuật số và kết thúc trước tương tự cho các
giao diện này.
Cổng Intel® SMI:
- Phát SB Failover Muxing logic mở rộng từ 40-bit 80-bit.
- Nhận đường dữ liệu tăng gấp đôi từ 52-bit đến 104-bit.
- Thế hệ logic Frame Boundary trên Tx và Rx thay đổi với chiều rộng
Cổng Intel® QPI:
- Phát Nibble Muxing (điều chế độ rộng liên kết) mở rộng từ 40-bit 80-bit.
Hình 8-1 cho thấy giao diện của mỗi trường hợp với các hộp uncore khác Pbox. PZ0 và
PZ1 các cổng trường hợp FBD Pbox và pr0 PR3 Pbox Intel QPI cổng trường. Không được
hiển thị ở đây là PMISC giao diện với uncore.
2. Intel Xeon E7 Family được xây dựng với nền tảng vi kiến trúc Nehalem với bộ xử lý
Westmere-EX
 Kiến trúc Nehalem
Sơ đồ khối kiến trúc Nehalem
Cấu tạo:
- 4 nhân nằm chung trên 1 die
- Bộ nhớ đệm L3 cache dạng Smart Cache được dùng chung cho 4 nhân,tùy nhu cầu
từng nhân từng thời điểm.
- Die xử lý tích hợp bộ điều khiển bộ nhớ MC
- Trên die còn có đường truyền tôc độ cao QPI(Intel QuickPath Interconnect) liên lạc với
chipset.Thay thế FSB.
Những CPU dựa trên cấu trúc này sẽ tích hợp bộ phận điều khiển bộ nhớ hỗ trợ tới Triple-
Channel DDR3 , 03 mức Cache và quay trở lại với công nghệ HyperThreading và có Bus ngoài
mới có tên gọi QPI ( QuickPath ).
*Dựa vào Vi cấu trúc Intel Core
*Có 02 tới 08 lõi
*Tích hợp Bộ phận điều khiển bộ nhớ , có thể hỗ trợ Triple-Channel DDR3 .

*256KB Cache L2 cho mỗi lõi
*8MB Cache L3
*Tập lệnh SSE 4.2 mới với 07 lệnh mới
*Hỗ trợ công nghệ HyperThreading
*Turbo Mode ( tự động Overclock )
*Nâng cấp vi cấu trúc ( hỗ trợ Maro-Fusion 64-bit , cải tiến Loop Stream Detector , 06 cổng gửi
dữ liệu – Dispatch …) .
*Cải tiến Bộ phận Dự đoán rẽ nhánh bằng cách thêm BTB thứ hai ( Branch Target Buffer )
*Tối ưu hoá những lệnh SSE không thẳng hàng .
*Cải thiện hiệu suất ảo hoá . Theo Intel thời gian trễ giảm đi 65% so với bộ vi xử lí 65nm Core 2
và giảm 20% so với 45nm Core 2 .
*Bus ngoài QPI ( QuickPath Interconnect ) mới .
*Bộ phận điều khiển năng lượng mới .
*Công nghệ sản xuất hiện tại là 45nm và những Model tương lai sẽ là 32nm có tên mã
“Westmere” .
*Socket mới với 1366 chân .
Một điều quan trọng nên nhớ đó là những bộ vi xử lí Core 2 được sản xuất dựa trên công nghệ
dưới 45nm sẽ có nhiều tính năng hơn những bộ vi xử lí được sản xuất trên công nghệ 65nm .
Tất cả những tính năng này đều có mặt trong bộ vi xử lí Nehalem đáng chú ý nhất đó là :
*Tập lệnh SSE 4.1 với 47 lệnh SSE mới .
*Công nghệ Deep Power Down ( chỉ có trong những CPU Mobile và được gọi là Trạng thái C6 –
State )
* Công nghệ Enhanced Intel Dynamic Acceleration Technology ( chỉ có trong những CPU
Mobile ) .
*Cải thiện FPU ( Bộ tính toán dấu phảy động ) bằng những phép chia theo hệ số 16 nhanh hơn “
Fast Radix-16 Divider “
*Cải thiện FPU ( Bộ tính toán dấu phảy động ) bằng “Super Shuffle Engine”
*Công nghệ Ảo hoá nâng cao “Enhanced Virtualization Technology” ( hiệu suất tăng 25 – 75%
khi chuyển trạng thái sang máy ảo ) .
Ngay từ khi bắt đầu những CPU của Intel sử dụng Bus ngoài có tên gọi FSB ( Front Side Bus ) để

chia xẻ việc truyền thông tin giữa Bộ nhớ và những yêu cầu I/O . Những bộ vi xử lí mới dựa trên
lõi Nehalem sẽ tích hợp Bộ phận điều khiển bộ nhớ bên trong và như vậy sẽ cung cấp hai Bus
ngoài : Bus bộ nhớ để nối CPU tới bộ nhớ và Bus I/O để nối CPU với thế giới bên ngoài .
Việc thay đổi này sẽ nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống vì hai lí do
*Có hai đường dữ liệu riêng biệt cho việc truy cập những thiết bị I/O và bộ nhớ .
*Truy cập bộ nhớ nhanh hơn vì CPU không cần trao đổi thông tin với bất kì những linh kiện bên
ngoài CPU .
*Được thiết kế hướng tới Hiệu năng

Được thiết kế hướng tới Sự linh hoạt
 Kiến trúc Westmere-EX
• Làm mới Boxboro-EX nền tảng tương thích với Xeon ® ® 7500 7500
• 10 lõi WSM, 20 chủ đề, chết bằng đá nguyên khối shared
• 10 lát Cấp Lần chia sẻ bộ nhớ cache
• 2 bộ điều khiển bộ nhớ tích hợp
• 4 con đường nhanh Interconnect (QPI) hệ thống interconnect links kết nối liên
• Khả năng mở rộng bộ nhớ hỗ trợ lên đến 8 kênh DDR
• Hỗ trợ 2, 4 và 8 trong ổ cắm configs glueless and larger systems using Node Controller
(NC) và lớn hơn hệ thống sử dụng điều khiển Node (NC)
• Intel 32nm quy trình công nghệ
• Phân phối 10 lát, chia sẻ LLC (bộ nhớ cache L3)
- 10 cách vật lý Địa chỉ băm để tránh các điểm nóng
- 5 song song LLC truy cập yêu cầu cho mỗi đồng hồ
- 32B (một nửa bộ nhớ cache-line) rộng đường dữ liệu

• Khả năng mở rộng kết nối vòng
- Ring dừng lại treo lên một phần cốt lõi / LLC, CA vòng
- LLC bỏ lỡ lưu lượng truy cập đổ qua CA0/CA1 – CA0 proxies slice0-4 and CA1 proxies
slice5-9 - CA0 proxy slice0-4 và CA1 proxy slice5-9

- BW quy mô với lõi thêm / LLC vòng dừng
• Lên đến 120 yêu cầu xuất sắc được hỗ trợ
- Hỗ trợ lập bản đồ tất cả các yêu cầu bộ nhớ ổ cắm địa phương cho Numa tối ưu
hóa khối lượng công việc
• Lên đến 96 nổi bật yêu cầu bộ nhớ trên 2 bộ nhớ Controllers (MCs) Bộ điều khiển
(MC)
- MC hỗ trợ Out-of-Theo lịch trình trên các yêu cầu không mâu thuẫn
- Lập kế hoạch thực hiện tại granularity xếp hạng, mỗi quầy mất điện ngạch thực
thi DDR tuân thủ thời gian suy nghi
- Cặp khóa-Liên kết tăng cường kết nối giữa các khả năng mở rộng bộ nhớ mỗi MC
- Khóa kênh bước cho phép bộ nhớ tiên tiến RAS
• Core / Cache rộng thông qua một kiến trúc mô-đun, khả năng mở rộng kết nối
- Kích thước bộ nhớ cache để giảm thiểu nhu cầu tăng bộ nhớ BW từ lõi thêm
• Cho phép phục hồi từ 2 thất bại chip DRAM mỗi bộ nhớ X4 rank xếp hạng
• Native 6 lõi và 10 cores.
• Một tập mới hướng dẫn cho hơn tỷ lệ mã hóa và giải mã 3x (AES) các quy trình so với trước.
• Cung cấp các hướng dẫn mới (AES hướng dẫn thiết lập hoặc AES-NI) sẽ được sử dụng bởi
các thuật toán AES. Ngoài ra một lệnh gọi là PCLMULQDQ sẽ thực hiện thực hiện ít nhân để
sử dụng trong mật mã học cho phép bộ vi xử lý để thực hiện tăng tốc phần cứng mã hóa,
không chỉ kết quả thực hiện nhanh hơn mà còn bảo vệ chống lại phần mềm nhắm mục tiêu
tấn công.
• Đồ họa tích hợp, thêm vào các gói bộ vi xử lý(lõi kép Arrandale và Clarkdale ).
• Cải thiện ảo hóa độ trễ.
• Khả năng ảo hóa mới: "vmx không bị giới hạn chế độ hỗ trợ," cho phép khách hàng để chạy
16-bit (thực tế chế độ và phương thức thực sự lớn).
• Hỗ trợ cho "Các trang khổng lồ" có kích thước 1GB.
3. Tập lệnh
 MMX – Multimedia Extentions:.
Nâng cao hiệu quả về âm thanh hình ảnh và đồ họa
Gồm các lệnh:

- Lệnh quản lý trạng thái(State Management): enums
- Lệnh trao đổi dữ liệu(Data movement): movd,movq
- Lệnh logic
- Lệnh tính toán số học
- Lệnh so sánh
- Lệnh đóng gói dữ liệu
 SSE- Streaming SIMD Extensions: là một SIMD mới mở rộng bộ vi xử lý Intel Pentium III
và AMD AthlonXP . Không giống như MMX và 3DNow! phần mở rộng, chiếm không gian
giống như các thanh ghi FPU bình thường, SSE thêm một không gian riêng biệt để bộ vi
xử lý. Bởi vì điều này, SSE chỉ có thể được sử dụng trên hệ điều hành hỗ trợ nó.
SSE được giới thiệu vào năm 1999, và còn được gọi là "Katmai New Hướng dẫn" (hoặc
KNI) sau khi tên mã là cốt lõi của Pentium III.
SSE thêm 8 mới 128-bit, chia thành 4 32-bit (độ chính xác duy nhất) giá trị dấu chấm
động.Những thanh ghi này được gọi là XMM0 - XMM7. Một đăng ký kiểm soát bổ sung,
MXCSR , cũng có sẵn để kiểm soát và kiểm tra tình trạng của các hướng dẫn SSE .
SSE có chứa 70 hướng dẫn mới nhất của làm việc trên độ chính xác duy nhất điểm nổi
dữ liệu. SIMD hướng dẫn rất có thể tăng hiệu suất chính xác khi nào hoạt động tương tự
được thực hiện trên nhiều đối tượng dữ liệu. Ứng dụng điển hình là xử lý tín hiệu số và
xử lý đồ họa.
SSE sử dụng chỉ là một kiểu dữ liệu duy nhất cho đăng ký XMM:
- 32-bit duy nhất chính xác dấu chấm động số
Hỗ trợ khả năng thực hiện tính toán dáu chấm động và hình học , hiện thị và di chuyển hình
ảnh 3 chiều
Kiến trúc tập lệnh SSE gồm :
SSE — MXCSR.
SSE — OpCode List: các lệnh về toán học,logic,so sánh….
Gồm các lệnh :
- Lệnh tính toán số học
- Lệnh logic
- Lệnh so sánh

- Lệnh chuyển đổi
- Lệnh trạng thái
- Lệnh Load/Store
- Lệnh Shuffling
- Lệnh cache control
 SSE2(Streaming SIMD Extensions 2 ):
SSE2 mở rộng các hướng dẫn MMX để hoạt động trên sổ đăng ký XMM, cho phép các
lập trình để hoàn toàn tránh tám MMX đăng ký 64-bit "biệt hiệu" trên IA-32 ngăn xếp
nổi điểm đăng ký ban đầu. Điều này cho phép trộn số nguyên SIMD và hoạt động vô
hướng nổi mà không có chế độ của điểm chuyển đổi giữa MMX và x87 hoạt động điểm
nổi. Tuy nhiên, điều này là quá mờ giá trị của việc có thể thực hiện các hoạt động MMX
đăng ký SSE rộng lớn hơn.
SSE2 mở rộng hướng dẫn MMX để hoạt động trên sổ đăng ký XMM. Vì vậy, nó có thể chuyển
đổi tất cả các mã hiện có MMX SSE2 tương đương. Kể từ khi một đăng ký XMM là gấp đôi thời
gian đăng ký MMX, quầy vòng lặp và truy cập bộ nhớ có thể cần phải được thay đổi để phù này.
Mặc dù một trong SSE2 hướng dẫn có thể hoạt động trên hai lần như nhiều dữ liệu như
một lệnh MMX, hiệu suất có thể không tăng đáng kể. Hai lý do chính là: truy cập SSE2 dữ
liệu trong bộ nhớ không phù hợp với một ranh giới 16-byte sẽ phải chịu hình phạt đáng
kể, và thông lượng của SSE2 hướng dẫn trong hầu hết x86 triển khai thường nhỏ hơn so
với các hướng dẫn MMX Intel gần đây đã giải quyết vấn đề đầu tiên bằng cách thêm
một hướng dẫn trong SSE3 để giảm chi phí truy cập dữ liệu unaligned, và vấn đề cuối
cùng bằng cách mở rộng các công cụ thực hiện trong họ vi kiến trúc Core.
SSE2 sau đó sẽ mở rộng việc sử dụng của XMM đăng ký bao gồm:
- 64-bit chính xác hai số điểm nổi hoặc
- hai số nguyên 64-bit hoặc
- bốn số nguyên 32-bit hoặc
- tám 16-bit số nguyên ngắn hoặc
- mười sáu byte 8-bit hoặc ký tự.
Tăng cường thêm 144 lệnh hỗ trợ đồ họa truyền thông đa phương tiện,kết nối mạng
trực tuyến. Cáclệnh này bao gồm các tác vụ số Nguyên SIMD 128-bit (128-bit SIMD

integer arithmetic operations) vàcác tác vụ dấu chấm động với độ chính xác gấp đôi
SIMD 128-bit (128-bit SIMD double-precisionfloating-point operations). Các lệnh mới
này làm tối ưu hóa khả năng thực hịên các ứng dụng như phim video, xử lý âm thanh -
hình ảnh, mã hóa, tài chính, thiết kế và nghiên cứu khoa học, kết nốimạng trực tuyến…
Thiết kế cho Pentium 4.
 SSE3( Streaming SIMD Extensions 3):
Là tập lệnh mở rộng của SSE2 với 13 lệnh mới : các câu lệnh dành riêng cho việc tăng tốc
các ứng dụng tốn bộ VXl như biên tập video hay chơi game
Sự thay đổi đáng chú ý nhất là khả năng làm việc theo chiều ngang trong một đăng ký,
như trái ngược với hoạt động nhiều hơn hoặc ít hơn đúng theo chiều dọc của tất cả các
hướng dẫn SSE trước. Cụ thể hơn, hướng dẫn để thêm và trừ đi nhiều giá trị được lưu
trữ trong một sổ đăng ký duy nhất đã được thêm vào. Những hướng dẫn này đơn giản
hóa việc thực hiện một số hoạt động DSB và 3D. Ngoài ra còn có một hướng dẫn mới để
chuyển đổi các giá trị dấu chấm động phải là số nguyên mà không cần phải thay đổi chế
độ làm tròn số toàn cầu, do đó tránh tốn kém đường ống quầy hàng. Cuối cùng, mở
rộng thêm LDDQU, một sự thay thế lệch số nguyên vector tải có hiệu suất tốt hơn trên
nền tảng dựa trên NetBurst cho tải vượt qua ranh giới cacheline.
Cải thiện hoạt động của công nghệ HT, tăng cường chức năng multimedia và kết nối Internet
Ngoài các lệnh của SSE2, còn có các lệnh điều khiển tiến trình.
 SSSE3(Supplemental Streaming SIMD Extentions):
Phiên bản thứ 4 của công nghệ SSE. SSE3 chỉ thêm 13 hướng dẫn mới, nhưng cho phép
tính năng mới như hoạt động ngang (hoạt động trên một đăng ký duy nhất thay vì
xuống thông qua đăng ký nhiều) và hướng dẫn truy cập một số unaligned. Ngoài ra còn
có một vài quá trình hướng dẫn kiểm soát để tăng hiệu suất với HyperThreading tính
năng của Intel .
SSSE3 lần đầu tiên được giới thiệu với các bộ vi xử lý Intel dựa trên vi kiến trúc Core vào
ngày 26 Tháng Sáu, 2006 với "Woodcrest "Xeons.
SSSE3 đã được giới thiệu đến các Hướng dẫn mới tên mã Tejas(TNI) Hướng dẫn mới
Merom(MNI) cho thiết kế bộ vi xử lý đầu tiên nhằm mục đích hỗ trợ nó .
Gồm 16 lệnh.Mỗi lệnh có thể hoạt động trên MMX-64 bit hoặc trên 128 bit XMM đăng kí.

 SSE 4.1 :
Những lệnh này đã được giới thiệu với vi kiến trúc Penryn 45 nm thu nhỏ của vi kiến
trúc Core của Intel . Hỗ trợ được chỉ định thông qua các CPUID.01H: ECX.SSE41 [Bit 19]
cờ.
Là một nhóm gồm 70 lệnh được thiết kế thêm trên Bộ xử lý Pentium III nhằm tăng
cườngchất lượng thực thi các tác vụ đồ họa 3 chiều (3D graphics). Nó hỗ trợ khả năng
thực hiện tính toándấu chấm động và hình học - các tính năng cần thiết để hiển thị và di
chuyển hình ảnh 3 chiều trênmàn hình. Đây là tập hợp các lệnh tăng cường thứ 2 của
Intel nhằm cải tiến khả năng đồ họa của cácbộ vi xử lý (tập hợp đầu tiên chính là MMX).
SSE còn được gọi là KNI (Katmai New Instruction) do tênmã trước đây của CPU Intel
Pentium III là Katm
Mở rộng kiến trúc tập lệnh Intel 64, giành ưu thế trong sản xuất silicon 45nm
Mang lại hiệu năng cao hơn cho các phần mềm SIMD.
Gồm 7 lệnh:
- CRC32 : Accumulate CRC32 Value Tích lũy CRC32 giá trị gia tăng
- PCMPESTRI: Đóng gói So sánh chuỗi Length rõ ràng, Quay trở lại Index
- PCMPESTRM: Đóng gói So sánh chuỗi Length rõ ràng, Quay trở lại Mask
- PCMPISTRI: Đóng gói So sánh chuỗi Length Implicit, Quay trở lại Index
- PCMPISTRM: Đóng gói So sánh chuỗi Length Implicit, Quay trở lại Mask
- PCMPGTQ: So sánh dữ liệu đóng gói Lớn hơn
- POPCNT: Quay trở lại đếm số bit là 1
 SSE 4.2:
Những lệnh này lần đầu tiên được thực hiện trong các Nehalem dựa trên vi xử lý Intel
Core i7 dòng sản phẩm và hoàn thành các tập lệnh SSE4. Hỗ trợ được chỉ định thông qua
các CPUID.01H: ECX.SSE42 [Bit 20] cờ.
 Tập chỉ lệnh AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions):
Là một phần mở rộng để thiết lập kiến trúc x86 hướng dẫn cho các bộ vi xử lý từ Intel và
AMD đề xuất của Intel tháng 3 năm 2008 . Nó cho biết thêm 7 hướng dẫn mới để cải
thiện tốc độ của các ứng dụng thực hiện mã hóa và giải mã bằng cách sử dụng Advanced
Encryption Standard (AES).

Số học:
- PCLMULQDQ - nhân, một hình thức đơn giản của nhân được sử dụng cho mật
mã.
- Encryption/Decryption: Mã hóa / giải mã:
- AESENC -Thực hiện một vòng mã hóa AES
- AESDEC - Thực hiện một vòng giải mã AES
- AESENCLAST - Thực hiện vòng cuối cùng mã hóa AES
- AESDECLAST - Thực hiện vòng cuối cùng giải mã AES
- AESKEYGENASSIST - vòng chính thế hệ
- AESIMC - Cột Mix Inverse AES
Thực thi 1 số bước trong phần cứng
Gồm 1 số lệnh của AES để tối ưu hóa hiệu suất mã hóa.
4. Công nghệ 32nm
Với công nghệ 32 nm một bóng bán dẫn 32nm có thể bật và tắt hơn 300 tỷ lần trong một giây.
So sánh với bộ vi xử lý đầu tiên của Intel là 4004, được giới thiệu vào năm 1971, một CPU 32nm
chạy nhanh hơn gấp 4.000 lần và mỗi bóng bán dẫn cũng tiêu thụ năng lượng ít hơn khoảng
4.000 lần. Hiệu suất giá trên mỗi bóng bán dẫn đã giảm đi khoảng 100.000 lần.
Công nghệ 32nm sẽ giúp tăng tới 35% hiệu suất vận
hành và giảm mức tiêu thụ năng lượng từ 30-50% trên các sản phẩm chip xử lý mới so với dòng
chip 45nm đang được ứng dụng rất rộng rãi hiện nay.
5. Công nghệ siêu phân luồng : (Intel Hyper-Threading )
HyperThreading (HT) là khái niệm được Intel giới thiệu trong thời kỳ giữa của Pentium 4. Công
nghệ này ngay khi được giới thiệu trên thị trường đã đạt được những thành công vang dội về
khía cạnh… marketing. Nhưng lúc ấy thì khi với các thử nghiệm thực tế, đôi khi bật tính năng
này lên còn làm cho CPU xử lý kém hiệu quả hơn trong một vài công việc. Bởi vì phần cứng lúc
ấy chưa đạt được yêu cầu, chưa tạo được môi trường để công nghệ siêu phân luồng thể hiện
được tính năng vượt trội của mình. Hiện nay để nâng cao tốc độ, phần mềm cần phải được
“phân luồng” - các chỉ thị sẽ được chia thành nhiều dòng lệnh để có thể xử lý đồng thời trên
nhiều bộ xử lý. Intel đã đưa ra công nghệ “phân luồng” cho phép nâng cao tốc độ và khả năng
tính toán song song cho những ứng dụng đa luồng. Công nghệ mới của Intel mô phỏng mỗi bộ

vi xử lý vật lý như là hai bộ vi xử lý luận lý (logic), tài nguyên vật lý được chia sẻ và có cấu trúc
chung giống hệt nhau cho cả hai bộ xử lý lôgic. Hệ điều hành và phần mềm ứng dụng sẽ
“tưởng” như đang chạy trên hai hay nhiều bộ xử lý, kết quả là tốc độ xử lý trung bình có thể
tăng lên xấp xỉ 40% đối với một bộ xử lý vật lý.

Công nghệ siêu luồng cho phép các phần mềm ứng dụng được viết cho những máy chủ đa
luồng có thể thực hiện các chỉ thị song song đồng thời trên mỗi bộ xử lý riêng, bằng cách này sẽ
cải thiện tức thì tốc độ giao dịch cũng như thời gian đáp ứng và các yêu cầu đặc thù khác của
phần mềm nghiệp vụ và thương mại điện tử. Công nghệ này tương thích với các phần mềm ứng
dụng và hệ điều hành sẵn có trên các máy chủ, nó cho phép hỗ trợ nhiều người dùng hơn và
tăng khối lượng công việc được xử lý trên một máy chủ. Với các máy trạm cao cấp, công nghệ
siêu phân luồng cũng sẽ tăng đáng kể tốc độ các phần mềm ứng dụng đòi hỏi năng lực tính toán
cao, ví dụ như phần mềm thiết kế 3 chiều, xử lý ảnh hay video… Trong thời gian tới sẽ xuất hiện
ngày càng nhiều phần mềm được thiết kế đặc biệt và tối ưu hoá cho công nghệ này
Cùng với công nghệ 32nm các bộ vi xử lý Intel Xeon mới có từ 6 nhân tới 10 nhân với công nghệ
Intel Hyper-Threading (siêu phân luồng), mang đến hiệu suất hoạt động cải thiện tới 40% so với
bộ vi xử lý Intel Xeon dòng 7500 cao cấp trước đây và cũng tiết kiệm điện hơn nhờ tính năng
tiết kiệm điện mới.
Ngoài ra các BXL Xeon E7 cũng sở hữu mức bộ nhớ đệm (cache) rất lớn, từ thấp nhất là 18MB
và cao nhất lên đến 30MB cùng khả năng quản lý bộ nhớ RAM đến 2TB.
Họ bộ vi xử lý mới bao gồm 18 bộ vi xử lý mới cho các máy chủ có 2, 6, và 8 socket, và có thể
mở rộng cho các máy chủ với 256 socket. Những bộ vi xử lý này cũng lập nhiều kỷ lục thế giới về
hiệu suất hoạt động. Việc cải thiện hiệu năng đến 40% giúp tăng tốc độ và độ chính xác của
những ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau như nghiên cứu khoa học và những dịch vụ tài
chính vốn tốc độ được đặt lên hàng đầu.
6. Công nghệ ảo hóa : virtualization technology
Những con chip mới cũng có hiệu suất cao nhất trong công nghệ ảo hóa khi cải thiện đến 25%
tốc độ những ứng dụng trên máy ảo. Công nghệ ảo hóa giúp máy chủ chạy đồng thời nhiều môi
trường hệ điều hành trên một bộ xử lý duy nhất, cho phép chia một chiếc máy tính thành nhiều
máy tính “ảo”.

ưu điểm của ảo hóa là :trên 1
máy thật ảo hóa nhiều "máy ảo" nó thuận tiện , tận dụng tài nguyên tối ưu hơn so với dùng
nhiều máy thật. Ví dụ như : thực tế cần nhiều máy thực hiện nhiều tác vụ khác nhau , chẳng
hạn cần 1 máy làm DNS Server , 1 máy làm Web Server , nếu dùng nhiều máy thật yếu yếu ,
thì nhiều lúc xảy ra tình trạng máy DNS thì gần như chẳng hoạt động trong khi máy đặt Web
quá tải , có thể thấy khá lãng phí tài nguyên . Bây giờ thay vì dùng nhiều máy thật yếu yếu người
ta sử dụng 1 máy mạnh , trên cái máy mạnh đó "giả lập" những cái máy thật yếu yếu kia , dùng
bao nhiêu máy thật cấp cho bây nhiêu tài nguyên được sử dụng triệt để hơn . Ngoài ra khi có
vấn đề khẩn cấp cần nâng cấu hình của cái máy "yếu yếu" thực tế chẳng hạn , thì trên hệ thống
thật cũng khó khăn trong khi trên hệ thống ảo lại rất dễ dàng . Vậy nên việc công nghệ ảo hóa ở
chip máy chủ Xeon E7 Family thực sự phát huy được tác dụng.
7. Công nghệ Intel Intelligent Power
Các CPU dựa trên kiến trúc Core Microarchitecture có thể chia ra thành các thành phần nhỏ
hơn và các thành phần này được cấp điện một cách riêng biệt. Khi có thành phần nào ở trạng
thái idle thì CPU sẽ đưa thành phần đó vào trạng thái “ngủ đông” để giảm điện năng tiêu thụ.
Công nghệ hiện tại đã cho phép Intel thiết kế cơ chế tắt mở cổng luận lý theo yêu cầu. Nhờ vậy,
vi kiến trúc Core có khả năng tắt một hệ thống con trong bộ vi xử lý khi không cần dùng đến để
tiết kiệm điện năng; nhưng vẫn đảm bảo kích hoạt ngay khi cần để không ảnh hưởng đến tốc
độ chung của bộ vi xử lý. Bên cạnh đó, nhiều tuyến bus và vùng dữ liệu cũng đã được thiết kế
tách biệt để có thể vẫn đảm bảo truyền tải dữ liệu ở mức điện áp thấp trong một số trạng thái.
Những người phụ trách CNTT trong các doanh nghiệp đang tìm kiếm những giải pháp kinh tế
hơn có thể thay thế 18 máy chủ xài chip dual core bằng một máy chủ sử dụng bộ vi xử lý Xeon
E7. Nhằm giải quyết tình trạng chi phí cho điện năng tăng cao, những con chip Xeon được tích
hợp công nghệ Intel Intelligent Power cho phép tự động giảm điện năng tiêu thụ dựa trên khối
lượng công việc.
8. Công nghệ Turbo Boost: tự động ép xung
Với khối lượng công việc đồ sộ mà chip máy chủ phải xử lí thì không thể thiếu được công nghệ
tự động ép xung.
Với CPU đa nhân, Intel quyết định “tận dụng” khối silicon của mình một cách thông minh hơn,
với việc thay đổi xung của mỗi nhân tùy thuộc vào mức đòi hỏi của ứng dụng. Chẳng hạn trên

Core i7, khi chỉ có 2 nhân hoạt động, bộ xử lý sẽ tự động nâng mức xung của 2 nhân hoạt động
này (thông qua hệ số nhân), trong khi tắt bớt 2 nhân kia đi để giữ mức TDP như cũ, tức trong
giới hạn cho phép. Nếu chỉ có một nhân hoạt động, xung nhịp còn có thể được đẩy lên cao hơn
1 hoặc 2 nấc hệ số nhân nữa (tương đương 133 – 266MHz). Khi 4 nhân cùng hoạt động, mức
xung nhịp trở về đúng giá trị ban đầu mà Intel đã định cho CPU đó. Công nghê Turbo Boost
được điều khiển hoàn toàn tự động bởi bios máy tính và chipset trên bo mạch chủ do đó có thể
nói nó an toàn tuyệt đối. CPU sẽ tự động thay đổi xung nhịp tùy theo tải, khi làm việc nặng sẽ tự
nâng xung nhịp lên và ngược lại, hạ xuống thấp nhất khi ở trạng thái nghỉ. .
9. Phiên bản 10 nhân :
Hiểu được những yêu cầu của các ứng dụng đòi hỏi khả năng tính toán cao như mô hình hóa khí
hậu, phân tích kinh doanh thời gian thực…, Intel đã đưa ra 10 phiên bản 10 nhân tiên tiến cho
con chip này, dẫn đầu là E7-8870, E7-4870 và E7-2870, tất cả đều đạt 2,4GHz với công suất tiêu
thụ tối đa (TDP) là 130W.
Intel cũng công bố những phiên bản chip kết hợp giữa hiệu suất hoạt động cao với điện áp
thấp, cũng như những phiên bản tối ưu hóa xung nhịp. Phiên bản E7-8867L 10 nhân điện áp
thấp đạt tốc độ ép xung 2,13 GHz với TDP bằng 105W, trong khi phiên bản E7-8837 8 nhân
nhưng xung nhịp được đẩy lên 2,67 GHz với TDP bằng 130W.
Những máy chủ sử dụng họ bộ vi xử lý Intel Xeon E7 có thể gắn RAM dung lượng lên đến 2TB
trong một hệ thống 4 socket. Hầu hết các chip mới đều được tích hợp các công nghệ như Intel
Turbo Boost , Intel Hyper-Threading và Intel Virtualization , cho phép tăng hiệu suất hoạt động
khi cần thiết, dễ dàng xử lý đa nhiệm và cải thiện độ tin cậy cũng như khả năng quản lý.
10. 30MB cho L3 Cache :
Dựa trên mô hình phân cấp thì L3 Cache được ra đời, giúp tăng tốc độ xử lí của CPU và giảm giá
thành sản phẩm.
Trong các kiến trúc hiện tại của CPU, bộ nhớ đệm L3 đóng vai trò như một trung tâm tiếp nhận
và điều phối thông tin giữa các nhân độc lập nằm trên cùng một khối CPU.
Với dung lượng L3 Cache lên tới 30 MB cho phép tăng tốc việc xử lí của CPU đáng kể , đặc biệt
là giúp hỗ trợ tăng tốc máy ảo.
11. Các công nghê bảo mật :
Ngoài ra Intel cũng tích hợp các công nghệ bảo mật như Intel Advanced Encryption Standard

New Instruction (AES-NI) Công nghệ Intel® Advanced Encryption Standards-New Instructions
(AES-IN) , Intel Trusted Execution (Intel TXT) công nghệ bảo vệ dữ liệu trong các môi trường
điện toán ảo.
AES-NI cho phép các hệ thống nhanh chóng mã
hóa và giải mã dữ liệu đang chạy trên một loạt các ứng dụng và giao dịch khác nhau mà không
làm chậm thời gian đáp ứng, theo Intel công nghệ này giúp cải thiện tốc độ mã hóa/giải mã đến
58% so với các chip không có công nghệ này trước đây. Intel TXT thì ngăn cản malware chèn vào
trong suốt quá trình khởi động giúp hệ thống luôn chạy ở tình trạng tốt. Tóm lại những tính
năng bảo mật này giúp đảm bảo rằng những môi trường ảo hóa có độ tin cậy cao hơn khi khởi
động, chạy cũng như ở chế độ nghỉ và hiệu suất hoạt động cũng tốt hơn.
12. Intel® 64 Architecture :
Môi trường tính toán 64-bit đang trở thành xu thế tất yếu và sẽ dần thay thế môi trường tính
toán 32-bit. Tuy các bộ xử lý (BXL) 64-bit đã hiện diện một thời gian nhưng việc chấp nhận
chúng diễn ra khá chậm chủ yếu do thiếu phần mềm chạy trên nền 64-bit. Để khai thác hết khả
năng của BXL 64-bit, phần mềm cần được xây dựng trên nền tảng 64-bit, điều này không thể
diễn ra trong ngày một ngày hai, tuy nhiên nền tảng 64-bit đang có được lực đẩy nhờ nỗ lực kết
hợp của cả các công ty phần cứng và phần mềm.
Một câu hỏi phổ biến: “Ứng dụng chạy trên hệ thống 64-bit có nhanh hơn so với hệ thống 32-
bit?”.